基元通量模式预测酵母生长现象.pdfVIP

Voi. 27 高 等 学 校 化 学 学报 No. 9 2 0 0 6 年9 月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 1683 ~ 1685 ［研究简报］ 基元通量模式预测酵母生长现象 1 2 1 1 2 2 蒋 达 ，王永华 ，李 燕 ，张述伟 ，杨胜利 ，杨 凌 （1. 大连理工大学化学工程系，大连 116012 ；2 . 中国科学院大连化学物理研究所，药用资源开发研究组，大连 116023 ） 关键词 预测；基元通量模式；啤酒酵母；生长现象 中图分类号 O629 ；@811. 4 文献标识码 A 文章编号 0251-0790 （2006 ）09-1683-03 ［1］ 基元通量模式（Eiementary fiuX mode ，EFM ） 是以计量学为基础，通过枚举输入物到达目的产物 过程中的路径来表示代谢过程，路径数的多少表示生长能力的强弱. 而同属于计量学范畴的通量平衡 ［2 ］ 分析（FiuX baiance anaiysis ，FBA ） 需设定输入物的量，通过实现最大化目标函数来计算最多能够生 成的生物质量. 在预测生物体的生长现象和规律方面，EFM 和FBA 分别能够做到定性预测和定量预 ［3 ］ 测. 本文通过EFM 预测了基因突变后的酵母细胞生长现象，模拟预测结果和实验结果 吻合很好；与 ［3 ］ FBA 方法得到的模拟结果 相比较，EFM 方法能更好地把基因突变和其表型（生长）联系起来. ! 方 法 参考文献［4 ］中列出的反应方程式，并参考KEGG 数据库提供的代谢路径，添加CDC19 ，CIT2 ， DAL7 ，ICL1，IDH12 ，IDP2 ，ALD2 ，ALD4 ，ALD5 ，MDH2 ，RHR2HOR2 等反应式. 使用软件FiuXAnaiy- ［5 ］ ［6 ］ zer 计算EFM. 计算时间随着同功酶的引入而成倍增加 ，因此在模型中尽量把多个同功酶看作是单 酶参与反应，有利于减少基元模式的规模. 在模型中不再单独考虑能量代谢过程，而把能量代谢集合 到生物质生成过程（表1 中的Biomass 反应）. 酵母代谢网络不但需要区分各代谢物所在的空间部位， 还需要区分线粒体和细胞液中的AcCoA ，NAD ，NADH. 用 Shuttie X 作为 NAD 和 NADH 的穿梭反 ［4 ］ ［4 ］ 应 ，用CAT2 作为AcCoA 从细胞液到线粒体的穿梭反应 . 以葡萄糖为唯一碳源，甘油和乙醇为产 物，因此把生成甘油的RHR2HOR2 和生成乙醇的ADH124 反应定义为不可逆反应. 在模拟分析过程中 将ATP ，O2 ，ETH ，ADP ，CoA ，GLC ，PI ，AMP ，PPI ，FADH2 ，FAD ，NADPmit ，NADPHmit ，NADPHcyt ， NADPcyt ，CO2eX ，ACeX ，GL 设定为流通代谢物，不考虑其平衡，其余37 种代谢物为考虑平衡的内部 代谢物，共54 个反应（18 个可逆反应）组成了中心碳代谢网络. 通过阻断某反应后，