文 献 综 述
摘要：文章综述了近年来国内外基因组规模代谢模型的研究现状，从模型的概念与原理、仿真代谢工程、模型应用等方面分析了该模型的典型特点并介绍了基于该模型研究代谢通量的方法。
1.研究意义与背景
基因组规模代谢模型(GSMM)是一种包含了某种特定生物或者是细胞基因组范围代谢反应,及其酶及基因关联的数学模型。其系统性地描述了生物体中整个代谢基因的基因-蛋白质反应关联，并可以被用来模拟系统从而预测各种系统水平的代谢研究中的代谢通量。这种新型的模型在过去十多年中已经被广泛地应用到了代谢工程方面的研究中,用于帮助和指导研究者们对代谢工程菌株的理性改造。不仅如此,近年来研究者们还开始了对其在其他生物技术及系统医药学方面的应用尝试。
此外，自从基因组规模代谢模型出现以来,研究者们一直在探索如何对其进行合理有效的应用。其中,将基因组规模代谢模型应用于指导代谢工程菌株改造时最为人们所熟知的。代谢工程主要是通过对微生物的基因改造,让其对某种特定的目标产物的产量有大幅提高从而满足工业生产所需。
2、基因组规模代谢模型
2.1生物代谢模型的概念
生物的代谢模型[1]一般是指由某种特定生物体内进行新陈代谢的(部分)化学计量反应的集合。一个代谢反应就是最简单的代谢模型,它反映了代谢模型的主要特点,即物质守恒。根据需要,可以构建不同范围的代谢模型。例如,可以通过构建某条特定代谢途径的模型,来研究该条途径的物质和能量消耗,也可以构建囊括所有主要核心途径的代谢网络模型,结合同位素标记信息来进行流量分析。
2.2 基因组规模的代谢模型
基因组规模代谢模型是一种特殊的代谢模型,它是根据对特定生物的基因组信息进行解读而重建的包含该生物中所有已知生化反应的代谢网络。一般来说,纯粹根据基因组信息得到的基因组规模代谢模型是可能有反应缺失和冗余的,因而通常用于仿真模拟的基因组规模代谢模型都是经过修饰(反应填充及代谢死路的去除)后的代谢模型。
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