代謝網(wǎng)絡(luò)流分析進(jìn)展及應(yīng)用-生物在線

2010 年 第 55 卷 第 14 期： 1302 ~ 1309 《中國(guó)科學(xué)》雜志社

SCIENCE CHINA PRESS

專題: 生物信息學(xué) 評(píng) 述

代謝網(wǎng)絡(luò)流分析進(jìn)展及應(yīng)用

* *

陳琦, 王卓, 魏冬青

上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 上海 200240

* 聯(lián)系人, E-mail: zhuowang@; dqwei@

2009-04-26 收稿, 2009-07-21 接受

國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(2007AA02Z333)資助項(xiàng)目

摘要 代謝網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)成為系統(tǒng)生物學(xué)研究的一個(gè)熱門話題, 基于代謝網(wǎng)絡(luò)流分析 關(guān)鍵詞

的方法在尋求生物體代謝網(wǎng)絡(luò)特征中具有很重要的作用. 回顧了幾種主要的代謝網(wǎng)絡(luò)靜 代謝網(wǎng)絡(luò)

態(tài)分析方法如: 流平衡分析(FBA) 、代謝調(diào)節(jié)最小化分析(MOMA)、調(diào)節(jié)的開關(guān)最小化 流平衡分析

(ROOM)、含有二次線性規(guī)劃的動(dòng)態(tài)流平衡分析方法(DFBA-LQR)等. 另外, 介紹了幾種 代謝調(diào)節(jié)最小化分析

基因調(diào)控

常用的代謝網(wǎng)絡(luò)流分析軟件, 如FluxAnalyzer, COBRA Toolbox, PathwayAnalyser, 并對(duì)

拓?fù)涮卣?/p>

這些軟件的性能進(jìn)行了比較. 代謝網(wǎng)絡(luò)的研究不僅能使人們更好地了解代謝網(wǎng)絡(luò)性質(zhì),

也在很多方面得到了應(yīng)用, 將代謝網(wǎng)絡(luò)流分析和其他生化數(shù)據(jù)分析方法整合起來的理念

逐漸形成并已有所進(jìn)展, 如代謝流與基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)合、代謝流對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)化的影響、

代謝流與拓?fù)涮卣鞯年P(guān)聯(lián)分析、代謝工程優(yōu)化改造等. 今后的研究方向可以將代謝流分

析與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞣治鲆约皠?dòng)態(tài)建模等結(jié)合起來以獲得更全面更準(zhǔn)確的代謝網(wǎng)絡(luò)性質(zhì).

1 代謝網(wǎng)絡(luò)研究及現(xiàn)狀 序列信息、高通量的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和生物工程理論的基礎(chǔ)

使得我們能利用已知生物體的一系列生化反應(yīng), 將

代謝網(wǎng)絡(luò)是決定細(xì)胞生理、生化特性的一整套代

從細(xì)菌到人類等不同生物的代謝網(wǎng)絡(luò)完整地重建出

謝過程和物理過程. 正因如此, 代謝網(wǎng)絡(luò)包含與代謝

來. 目前許多生物代謝網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)構(gòu)造完成并且可以

物相關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)以及引起這些反應(yīng)的用于

通過在線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)獲得相關(guān)的信息, 其中比較著名

調(diào)節(jié)的一系列相互作用. 代謝網(wǎng)絡(luò)理論把這些反應(yīng) 和常用的代謝反應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)有: 京都基因與基因百科

和相互作用看成是一個(gè)完備的整體, 從網(wǎng)絡(luò)的層面 全書KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)

上進(jìn)行分析和研究, 而不是孤立地進(jìn)行考慮. 從 20 [1]

(http://www.genome.ad.jp/kegg) , 美國(guó)Argonne 國(guó)家實(shí)

世紀(jì) 70 年代開始, 對(duì)于代謝網(wǎng)絡(luò)的研究逐漸成為生 驗(yàn)室 WIT(WhatlsThere) 系統(tǒng) (/

物學(xué)的熱點(diǎn)問題之一. 一方面, 對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫?WIT/), 關(guān)于大腸桿菌 E. coli 所有代謝反

總結(jié)

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