基于酶約束的代謝網(wǎng)絡(luò)模型研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘要：基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)成功地應(yīng)用于指導(dǎo)代謝工程改造,但由于傳統(tǒng)通量平衡分析法僅考慮化學(xué)計(jì)量學(xué)和反應(yīng)方向約束,模擬得到的是理論最優(yōu)結(jié)果,對一些現(xiàn)象如代謝溢流、底物層級利用等無法準(zhǔn)確描述。近年來人們通過在代謝網(wǎng)絡(luò)模型中引入新的蛋白量、熱力學(xué)等約束發(fā)展了新的約束優(yōu)化計(jì)算方法,可以更準(zhǔn)確真實(shí)地模擬細(xì)胞在不同條件下的代謝行為。文中主要對近年來提出的多種酶約束模型進(jìn)行評述,對酶約束引入的基本思路、酶約束的數(shù)學(xué)方程表示及優(yōu)化目標(biāo)設(shè)定、引入酶約束后對代謝通量計(jì)算結(jié)果的影響及酶約束模型在代謝工程菌種改造中的應(yīng)用等進(jìn)行了全面深入的介紹,并提出了已有各種方法存在的主要問題,展望了相關(guān)方法的未來發(fā)展方向。通過引入新的約束,代謝網(wǎng)絡(luò)模型能夠更精確模擬和預(yù)測細(xì)胞在環(huán)境和基因擾動(dòng)下的代謝行為,為代謝工程菌種改造提供更準(zhǔn)確可靠的指導(dǎo)。