代謝網(wǎng)絡(luò)通量和結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、生物體功能不僅涉及某個(gè)代謝物的單獨(dú)作用，而是通過(guò)網(wǎng)狀的交互作用完成。因此，不僅要對(duì)單個(gè)代謝物深入研究，同時(shí)隨著數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)，也必然需要將大量數(shù)據(jù)整合起來(lái)進(jìn)行分析，需要以系統(tǒng)的觀點(diǎn)研究生物網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)。本文圍繞代謝網(wǎng)絡(luò)作了一些研究工作，主要結(jié)果如下： 1.當(dāng)前可以清楚的知道一些模式生物的代謝網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然而其代謝通量分布并不十分清晰，特別是對(duì)于基因敲除后的代謝通量分布還需要深入研究。本文針對(duì)不同的目標(biāo)函數(shù)，利用約束優(yōu)化方法來(lái)計(jì)

2、算代謝網(wǎng)絡(luò)的代謝流分布，同時(shí)考察了不同的約束優(yōu)化方法對(duì)代謝流分布的影響。首先構(gòu)建大腸桿菌中心碳代謝網(wǎng)絡(luò)，然后以代謝平衡分析(FluxBalanceAnalysis，F(xiàn)BA)和最小代謝調(diào)節(jié)分析(MinimizationOfMetabolicAdjustment，MOMA)這兩種方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建多個(gè)代謝流數(shù)學(xué)模型，以碳摩爾流率計(jì)算基因敲除后的代謝流分布。結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)化后的MOMA是比較合理的計(jì)算方法。 2.基元通量模式(elemen

3、taryfluxmode，EFM)是以計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)枚舉輸入物到達(dá)目的產(chǎn)物過(guò)程中的路徑來(lái)表示代謝過(guò)程，路徑數(shù)相對(duì)多少表示生長(zhǎng)能力的強(qiáng)弱.而同屬于計(jì)量學(xué)范疇的通量平衡分析(FBA)設(shè)定輸入物的量，通過(guò)實(shí)現(xiàn)最大化目標(biāo)函數(shù)來(lái)計(jì)算最多能夠生成的生物質(zhì)量.在預(yù)測(cè)生物體的生長(zhǎng)現(xiàn)象上，EFM和FBA分別能夠做到定性預(yù)測(cè)和定量預(yù)測(cè).通過(guò)EFM預(yù)測(cè)了基因突變后的酵母細(xì)胞生長(zhǎng)現(xiàn)象，模擬預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好吻合；通過(guò)與FBA方法得到的模擬結(jié)果比較，EF