基于热力学原理约束的代谢网络模型研究进展及其应用

• 作者: 虞思倩 夏建业 庄英萍
• 来源期刊: 中国生物工程杂志
• 学科: 生物学
• 关键词: 基因组规模代谢网络模型 热力学 约束分析 吉布斯自由能
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 综述
• 页码范围: 128-138
• 页数: 11页
• 分类号: Q819
• 语种: 中文
• DOI: 10.13523/j.cb.2108068

摘要

高通量组学技术为人们研究生命系统组件提供了细节数据,通过对基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等不同生命层级间相互作用的研究,推动了生化反应网络的重建——基因组规模代谢网络模型(genome scale of metabolic network model,GSMM).GSMM作为系统生物学领域中研究生命系统的基本手段,表现出与传统还原论相反的整体化思想,它允许将细胞复杂的生命过程作为一个完整的系统来研究.通量平衡分析(flux balance analysis,FBA)作为GSMM的主流方法,因其自身依赖的约束有限,通常难以得到唯一的最优解.而热力学与生物代谢密不可分,目前除将多组学数据作为附加约束引入GSMM模型外,添加热力学约束也已成为有效减小解空间的手段.首先对热力学约束引入GSMM模型的方法及各种方法的优势与不足进行了综述,然后对获得相关热力学参数的方法和工具进行了梳理汇总.最后,介绍了整合多组学及热力学综合约束的GSMM模型以及基于热力学原理约束的模型在实际中的应用,并对如何应用热力学约束提高GSMM模型模拟准确性进行了展望.