运用COBRA方法研究聚球藻代谢网络

生物过程的系统级建模和模拟,在定量和动态获得细胞功能方面具有指导作用。利用基于约束的代谢网络分析方法在计算机中模拟细胞代谢,分析聚球藻代谢网络的基本拓扑结构和网络内在联系。通过对代谢网络中的反应进行逐一删除,使用FBA和FVA方法分析敲除反应后的代谢网络的流量分布,以及该反应的敲除对其余反应的影响,并找到代谢网络中对整个系统有影响的反应,进一步验证其网络理论和模型方法的可行性。

基因组尺度克雷伯氏杆菌代谢甘油产1,3-丙二醇的路径分析

采用代谢网络分析软件COBRA Toolbox对克雷伯氏杆菌基因组尺度的网络以1,3-丙二醇产量最大为目标函数进行通量平衡几何分析,得出不同细胞生长速率下克雷伯氏杆菌代谢甘油产1,3-丙二醇的最优路径及反应通量值的分布,找出细胞生长速率影响1,3-丙二醇产量的根本原因。结果显示:1,3-丙二醇最优代谢路径的反应个数随细胞生长速率的不同而不同,随着细胞生长速率的增加,共有34个反应加入到最优代谢路径中,9个反应从最优路径中消失;胞内钠离子的运输及还原当量NADPH(还原型辅酶Ⅱ)、NADH(还原型辅酶Ⅰ)对细胞生长速率的合成有重要影响,随着细胞生长速率的增加,还原当量NADPH、NADH所需值也增加,同时,用于维持胞内钠离子浓度的平衡和谷氨酸的合成的NADH消耗量也增加,导致用于合成1,3-丙二醇的还原当量值减少。