德氏乳桿菌基因組尺度代謝網絡模型的構建與模擬計算.pdf

1、，摘要基因組尺度代謝網絡模型的構建技術的產生是后基因組時代各種組學、生物信息學、計算機科學相互結合的必然結果，是目前成熟、有效的從系統(tǒng)角度將生物體內的代謝網絡用數學方式表達并進行模擬計算的方法，搭建了生物整體生長表型與生物體內各種組分之間的橋梁。目前，有近40種的物種基因組尺度代謝網絡模型已經構建完成，并且一些工程菌株的模型已經廣泛用于指導代謝工程、藥物靶點設計等多個領域。德氏乳桿菌(Lactobacillusdelbrueckii)是

2、工業(yè)上常用的乳酸生產菌，在醫(yī)藥領域、食品行業(yè)有著廣泛的應用。目前菌種的改良多依靠于基因工程和代謝工程技術，這些技術大多都是從局部操作靶點進行改造?；蚪M尺度代謝網絡模型提供了一種科學的系統(tǒng)分析方法，不僅可以深入了解德氏乳桿菌胞內的所有代謝途徑，并能根據模型的模擬預測找到提高乳酸產率或降低成本的菌體改造方法，以此來指導代謝工程實驗。本論文結合生物信息學數據庫、文獻、生化書籍等信息渠道，以VBA語言為工具自動生成GPR關系后，對網絡進行人工

3、修正，得到初步的網絡模型。之后在MATLAB平臺上利用COBRA工具包，用線性規(guī)劃軟件glpk，采用FBA算法對網絡模型進行數學轉化和計算，根據結果調試修正模型。最終得到能夠比較準確地模擬出已知德氏乳桿菌生長表型的網絡模型。本論文在這個模型基礎上進行了最大生長速率模擬、乳酸生產速率模擬、魯棒性分析、表型相平面分析、單／雙基因敲除實驗等。由結果得出乳酸產率約184mol乳酸／mol乳糖：微量氧氣對德氏乳桿菌的表型總體影響不大，能小幅度刺激