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基于系统生物学和生物信息学的研究方法,对生物体进行全基因组代谢网络的重构,可从全局的角度研究生物体内代谢特征和表型特征,对生物代谢工程和工业应用有重要的理论指导意义。嗜铁藻JSC-1(Leptolyngbya sp.JSC-1)是一种丝状型蓝细菌,革兰氏阴性菌,可耐受高铁环境(≥40μM),积累胞外铁(水铁矿形式)和胞内铁(铁磷酸盐形式),在极端环境下(高温、缺水、氧化压力、UV等)有较强的适应性,较强的补色适应性,明显的固氮能力,可合成叶绿素a和九种类胡萝卜素,并可分泌有机酸等特性。通过构建嗜铁藻JSC-1的全基因组代谢网络,可以使我们对该藻生长代谢机理的有初步认识,对于探索生理生化特性有重要意义,并在此基础上对基因和代谢工程的改造有理论指导作用。本论文首次成功构建嗜铁藻JSC-1的全基因组代谢网络模型,主要过程分四个阶段:1、嗜铁藻JSC-1的全基因组信息的提取,并利用数据库进行初构得到初等数据库;2、对初等数据库进行人工精炼,包括代谢反应预处理、反应方向的确定、细胞区室的划分、代谢反应的补充、反应电荷和质量配平、生物质方程的建立等工作;3、对模型进行评估与修正,运用通量平衡分析法得到最优化生长速率结果与湿实验值比较,修正模型以提高准确度。最终模型包括1387个反应、1241个代谢物、1113个基因和91个代谢途径;4、对模型进行模拟分析,运用MATLAB平台并结合使用COBRA工具箱,基于FBA最优化计算原理对JSC-1代谢网络进行模拟分析。模拟工作包括通量平衡分析、通量变化分析、生物质前体及重要辅因子合成速率预测、代谢流分析、鲁棒性分析、表型相平面分析、反应和基因必需性分析等模拟分析,在系统水平上对JSC-1体内生长及代谢特征有了初步认识,为基因工程及代谢工程相关实验研究奠定理论基础。