基于酶约束的代谢网络模型研究进展及其应用

摘要:基因组尺度代谢网络模型已经成功地应用于指导代谢工程改造,但由于传统通量平衡分析法仅考虑化学计量学和反应方向约束,模拟得到的是理论最优结果,对一些现象如代谢溢流、底物层级利用等无法准确描述。近年来人们通过在代谢网络模型中引入新的蛋白量、热力学等约束发展了新的约束优化计算方法,可以更准确真实地模拟细胞在不同条件下的代谢行为。文中主要对近年来提出的多种酶约束模型进行评述,对酶约束引入的基本思路、酶约束的数学方程表示及优化目标设定、引入酶约束后对代谢通量计算结果的影响及酶约束模型在代谢工程菌种改造中的应用等进行了全面深入的介绍,并提出了已有各种方法存在的主要问题,展望了相关方法的未来发展方向。通过引入新的约束,代谢网络模型能够更精确模拟和预测细胞在环境和基因扰动下的代谢行为,为代谢工程菌种改造提供更准确可靠的指导。

关键词:
  • 酶约束  
  • 代谢网络模型  
  • 代谢工程  
  • 酶动力学  
  • 热力学  
作者:
赵欣; 杨雪; 毛志涛; 马红武
单位:
中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院系统微生物技术重点实验室; 天津300308; 中国科学院大学; 北京100049
刊名:
生物工程学报

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期刊名称:生物工程学报

生物工程学报由中国科学院微生物所;中国微生物学会主办,中国科学院主管的学术刊物,国内刊号为:11-1998/Q。创办于1985年,月刊,在全国同类期刊中发行数量名列前茅。其主要栏目有:综述、动物及兽医生物技术、工业生物技术、合成生物技术、医药生物技术、组织工程与细胞培养、生物技术与方法等。