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滬鼎報(bào)道:全基因組模型能預(yù)測(cè)生物功能
閱讀：767 發(fā)布時(shí)間：2018-11-29 清晨,，整個(gè)世界是清亮的,，陽(yáng)光透過(guò)淡淡的震氣，溫柔地灑在萬(wàn)物上,，別有一番賞心悅目的感覺(jué)。
滬鼎生物報(bào)道：自上個(gè)世紀(jì)90年代中期全基因組測(cè)序技術(shù)出現(xiàn)后,，一種新技術(shù)方法也隨著迅猛發(fā)展,，這種稱(chēng)為基于約束的通量分析的方法通過(guò)一系列針對(duì)基于約束的構(gòu)建和模擬用途而編寫(xiě)的函數(shù)進(jìn)行模擬運(yùn)算。
近幾年COBRA已經(jīng)被用于預(yù)測(cè)細(xì)胞的功能,，比如預(yù)測(cè)不同基質(zhì)條件下細(xì)胞生長(zhǎng)的能力,，以及基因敲除在全基因組范圍內(nèi)的影響。不少科學(xué)家們希望能了解并應(yīng)用這種方法,，尤其是在代謝工程,，抗生素設(shè)計(jì)和酶研究方面。
全基因組范圍的代謝網(wǎng)絡(luò)在基因組序列的基礎(chǔ)上,，結(jié)合基因功能注釋信息,，把基因編碼蛋白所催化的生化反應(yīng)構(gòu)建為一個(gè)代謝網(wǎng)絡(luò)，反應(yīng)了基因-蛋白質(zhì)-生化反應(yīng)之間的相互作用,，從而有效地轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬,、分析，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證,，提出假設(shè),。
這種網(wǎng)絡(luò)能從全局的角度探索和揭示生物代謝機(jī)制提供一個(gè)有效的框架，很好地將基因型與表型的關(guān)系定量地關(guān)聯(lián)起來(lái),。目前科學(xué)家們已經(jīng)構(gòu)建了包括真菌,、古生菌和真核生物在內(nèi)的多種代謝網(wǎng)絡(luò),。
而要進(jìn)行這種構(gòu)建，COBRA是一種重要的方法,，這種方法是由一系列針對(duì)基于約束的構(gòu)建和模擬用途而編寫(xiě)的函數(shù)組成,，含有可以讀取SBML或Excel格式的模型的函數(shù)，使用者不再需要自己編寫(xiě)提取矩陣的程序,。
此前研究人員就利用這種方法,，對(duì)大腸桿菌E. coli的1,366個(gè)基因進(jìn)行了計(jì)算機(jī)建模，該代謝模型包含了蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),，能夠預(yù)測(cè)特定細(xì)菌蛋白對(duì)溫度的敏感程度,。
在基因組規(guī)模上對(duì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重建，可以建立預(yù)測(cè)性的代謝模型,，不過(guò)一般這樣的研究都沒(méi)有包括蛋白的結(jié)構(gòu)信息,。研究人員在建模過(guò)程中，添加了蛋白的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛋白熱穩(wěn)定性的系統(tǒng)性研究,。該模型可以預(yù)測(cè)在非*溫度下限制整個(gè)系統(tǒng)功能的蛋白，還可以確定能增強(qiáng)細(xì)胞耐熱能力的突變,。在此基礎(chǔ)上,，人們將有望構(gòu)建更耐熱的微生物菌株用于工業(yè)生產(chǎn)，例如生產(chǎn)常用化學(xué)物質(zhì)或治療性蛋白等,。
ELISA試劑盒研究人員模擬了來(lái)自人類(lèi)病原菌支原體整個(gè)生命周期,，提出了一個(gè)全細(xì)胞計(jì)算機(jī)模型，這一模型囊括了這個(gè)病原菌的所有分子組,，以及相互作用,，這將有助于促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展。
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