基因组规模代谢网络模型构建及其应用

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1、生物工程学报ChinJBiotech2010,September25;26(9):1176−1186journals.im.ac.cnChineseJournalofBiotechnologyISSN1000-3061cjb@im.ac.cn©2010CJB,Allrightsreserved.代谢工程基因组规模代谢网络模型构建及其应用刘立明，陈坚江南大学食品科学与技术国家重点实验室，无锡214122摘要:微生物制造产业的发展迫切需要进一步提高认识、设计和改造微生物细胞代谢的能力，以推动工业生物技术快速发展。随着微生物全基因组序列等高通量数据的不断积聚和生物信息学策略的持续涌现，使全局

2、性、系统化地解析、设计、调控微生物生理代谢功能成为可能。而基于基因组序列注释和详细生化信息整合的基因组规模代谢网络模型(GSMM)构建为全局理解和理性调控微生物生理代谢功能提供了最佳平台。以下在详述GSMM的应用基础上，描述了如何构建一个高精确度的GSMM，并展望了未来的发展方向。关键词:基因组规模代谢网络，微生物制造，构建，应用Reconstructionandapplicationofgenome-scalemetabolicnetworkmodelLimingLiu,andJianChenStateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnology,J

3、iangnanUniversity,Wuxi214122,ChinaAbstract:Theexploitationofmicrobialmanufactureprocess(MMP)inindustrialbiotechnologyrequiresacomprehensiveunderstandingandanefficientmodificationofmicroorganismphysiology.Theavailabilityofgenomesequencesandaccumulationof-omicsdataallowustounderstandofmicrobialphy

4、siologyatthesystemslevel,andgenome-scalemetabolicmodel(GSMM)representsavaluableframeworkforintegrativeanalysisofmetabolismofmicroorganisms.Genomescalemetabolicmodelsarereconstructedbasedonacombinationofgenomesequenceandthemoredetailedbiochemicalknowledge,andthesereconstructedmodelscanbeusedforan

5、alyzingandsimulatingtheoperationofmetabolisminresponsetodifferentperturbations.HerewedescribethereconstructionprotocolsforGSMMinfurtherdetailandprovidetheperspectiveofGSMM.Keywords:genomescalemetabolicmodel,microbialmanufactureprocess,reconstruction,application1后基因组时代的微生物制造世界经济发展模式逐渐从不计消耗、牺牲环境的化

6、石经济模式转向以可再生的碳水化合物为原料、利面对石油等不可再生的化石资源严重短缺并日用生物细胞或酶的生物催化功能进行大规模物质加渐枯竭，以及化学加工对环境污染日益加深的现实，工与转化的生物经济模式，从而在源头上解决资源Received:May9,2010;Accepted:August3,2010Supportedby:NationalOutstandingYouthFoundationofChina(No.20625619),FoundationfortheAuthorofNationalExcellentDoctoralDissertationofChina(No.200962).

7、Correspondingauthor:LimingLiu.Tel:+86-510-85918307;E-mail:mingll@jiangnan.edu.cnJianChen.E-mail:jchen@jiangnan.edu.cn国家杰出青年基金(No.20625619)，全国优秀博士学位论文作者专项资金(No.200962)资助。刘立明等:基因组规模代谢网络模型构建及其应用1177[1]短缺与环境污染问题。生物经济的重要支柱之一基因组数据