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滬鼎報道:全基因組模型能預(yù)測生物功能
閱讀：820 發(fā)布時間：2018-11-29 清晨，整個世界是清亮的，陽光透過淡淡的震氣，溫柔地灑在萬物上，別有一番賞心悅目的感覺。
滬鼎生物報道：自上個世紀90年代中期全基因組測序技術(shù)出現(xiàn)后，一種新技術(shù)方法也隨著迅猛發(fā)展，這種稱為基于約束的通量分析的方法通過一系列針對基于約束的構(gòu)建和模擬用途而編寫的函數(shù)進行模擬運算。
近幾年COBRA已經(jīng)被用于預(yù)測細胞的功能，比如預(yù)測不同基質(zhì)條件下細胞生長的能力，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)模型在計算機上進行模擬、分析，并用實驗數(shù)據(jù)加以驗證，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制提供一個有效的框架，很好地將基因型與表型的關(guān)系定量地關(guān)聯(lián)起來。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基于約束的構(gòu)建和模擬用途而編寫的函數(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提取矩陣的程序。
此前研究人員就利用這種方法，對大腸桿菌E. coli的1,366個基因進行了計算機建模，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)測特定細菌蛋白對溫度的敏感程度。
在基因組規(guī)模上對細胞網(wǎng)絡(luò)進行重建，可以建立預(yù)測性的代謝模型，不過一般這樣的研究都沒有包括蛋白的結(jié)構(gòu)信息。研究人員在建模過程中，添加了蛋白的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對蛋白熱穩(wěn)定性的系統(tǒng)性研究。該模型可以預(yù)測在非*溫度下限制整個系統(tǒng)功能的蛋白，還可以確定能增強細胞耐熱能力的突變。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自人類病原菌支原體整個生命周期，提出了一個全細胞計算機模型，這一模型囊括了這個病原菌的所有分子組，以及相互作用，這將有助于促進細胞生物學(xué)的發(fā)展。
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