Википедија

Моделовање метаболичких мрежа

Реконструкција и симулација метаболичких мрежа омогућава исцрпни увид у молекуларне механизме специфичних организама. Ови модели повезују геном са молелуларном физиологијом.[1] Реконструкција разлаже метаболичке путеве (као што су гликолиза и циклус лимунске киселине) у њихове респективне реакције и ензиме, и анализира их са перспецтиве целокупне мреже. Поједностављено гледано, реконструкција прикупља све релевантне метаболичке информације о једном организму, и ставља их у контекст математичког модела. Валидација и анализа реконструкције могу да омогуће идентификацију кључних својстава метаболизма, као што су пораст приноса, дистрибуција ресурса, робусност мреже, и есенцијалност гена. Ово знање се затим може користити за креирање нових биотехнолошких решења.

Метаболичка мрежа приказује интеракције имеђу ензима и метаболита у циклусу млечне киселине биљке Arabidopsis thaliana. Ензими и метаболити су означени црвеним тачкама, а интеракције међу њима линијама.
Модел метаболичка мрежа за бактерију Escherichia coli.

Генерално, процес изградње реконструкције следи ове кораке:

  1. Нацрт реконструкције
  2. Рефинирање модела
  3. Конвертовање модела у математичко/рачунарску репрезентацију
  4. Евалуација и дебагирање модела путем експериментирања

Метаболичка реконструкција на геномској скали

уреди

Метаболичка реконструкција пружа високо математичку, структурирану платформу на бази које се може разумети системска биологија метаболичких путева унутар једног организма.[2] Интеграција биохемијских метаболичких путева са лако доступним геномским секвенцима без анотације се развила у такозване метаболичке моделе геномских размера. Једноставно речено, ови модели одговарају метаболичким генима са метаболичким путевима. Генерално, што више информација о физиологији, биохемији и генетици је доступно за циљани организам, то је бољи предиктивни капацитет реконструираних модела. Механички говорећи, процес реконструкције прокариотских и еукариотских метаболичких мрежа је у суштини исти. Еукариотске реконструкције су додуше обично сложеније због величине генома, покривености знања и мноштва ћелијских компартмана.[2] Први метаболички модел геномске величине је био генерисан 1995. године за бактерију Haemophilus influenzae.[3] Први вишећелијски организам, C. elegans, је био реконструисан 1998. године.[4] Од тада је формирано мноштво других реконструкција.[5]

Организам Гена у геному Гена у моделу Реакције Метаболити Датум реконструкције Референце
Haemophilus influenzae 1,775 296 488 343 јун 1999 [3]
Escherichia coli 4,405 660 627 438 мај 2000 [6]
Saccharomyces cerevisiae 6,183 708 1,175 584 фебруар 2003 [7]
Mus musculus 28,287 473 1220 872 јануар 2005 [8]
Homo sapiens 21,090[9] 3,623 3,673 -- јануар 2007 [10]
Mycobacterium tuberculosis 4,402 661 939 828 јун 2007 [11]
Bacillus subtilis 4,114 844 1,020 988 септембар 2007 [12]
Synechocystis sp. PCC6803 3,221 633 831 704 октобар 2008 [13]
Salmonella typhimurium 4,489 1,083 1,087 774 април 2009 [14]
Arabidopsis thaliana 27,379 1,419 1,567 1,748 фебруар 2010 [15]

Референце

уреди
  1. ^ Франке; Сиезен, Теусинк (2005). „Рецонструцтинг тхе метаболиц нетwорк оф а бацтериум фром итс геноме.”. Трендс ин Мицробиологy. 13 (11): 550—558. ПМИД 16169729. дои:10.1016/ј.тим.2005.09.001. 
  2. ^ а б Тхиеле, Инес; Бернхард Ø Палссон (јануар 2010). „А протоцол фор генератинг а хигх-qуалитy геноме-сцале метаболиц рецонструцтион”. Натуре Протоцолс. 5 (1): 93—121. ПМЦ 3125167  . ПМИД 20057383. дои:10.1038/нпрот.2009.203. 
  3. ^ а б Флеисцхманн, Р. D.; Адамс, M. D.; Wхите, О; Цлаyтон, Р. А.; Киркнесс, Е. Ф.; Керлаваге, А. Р.; Булт, C. Ј.; Томб, Ј. Ф.; Доугхертy, Б. А.; Меррицк, Ј. M. (1995). „Wхоле-геноме рандом сеqуенцинг анд ассемблy оф Хаемопхилус инфлуензае Рд”. Сциенце. 269 (1995): 496—512. ПМИД 7542800. дои:10.1126/сциенце.7542800. 
  4. ^ Тхе C. елеганс Сеqуенцинг Цонсортиум (1998). „Геноме Сеqуенце оф тхе Нематоде C. елеганс: А Платформ фор Инвестигатинг Биологy”. Сциенце. 282 (5396): 2012—2018. ПМИД 9851916. дои:10.1126/сциенце.282.5396.2012. 
  5. ^ „А лист оф рецонструцтионс тхат хаве беен цонвертед инто а модел анд еxперименталлy валидатед”. 
  6. ^ Едwардс, Ј. С.; et al. (мај 2000). „Тхе Есцхерицхиа цоли МГ1655 ин силицо метаболиц генотyпе: Итс дефинитион, цхарацтеристицс, анд цапабилитиес”. ПНАС. 97 (10): 5528—5533. ПМЦ 25862  . ПМИД 10805808. дои:10.1073/пнас.97.10.5528. 
  7. ^ Фöрстер Ј, Фамили I, Фу П, Палссон БØ, Ниелсен Ј (фебруар 2003). „Геноме-Сцале Рецонструцтион оф тхе Саццхаромyцес церевисиае Метаболиц Нетwорк”. Геноме Ресеарцх. 13 (2): 244—253. ПМЦ 420374  . ПМИД 12566402. дои:10.1101/гр.234503. 
  8. ^ Схеикх, Касхиф; et al. (јануар 2005). „Моделинг Хyбридома Целл Метаболисм Усинг а Генериц Геноме-Сцале Метаболиц Модел оф Мус мусцулус”. Биотецхнологy Ресоурцес. 21 (1): 112—121. дои:10.1021/бп0498138. 
  9. ^ Ромеро, Педро; Јонатхан Wагг; Мицхелле L Греен; Дале Каисер; Маркус Крумменацкер; Петер D Карп (јун 2004). „Цомпутатионал предицтион оф хуман метаболиц патхwаyс фром тхе цомплете хуман геноме”. Геноме Биологy. 6 (1): Р2. ПМЦ 549063  . ПМИД 15642094. дои:10.1186/гб-2004-6-1-р2. 
  10. ^ Дуарте, Н. C.; et al. (јануар 2007). „Глобал рецонструцтион оф тхе хуман метаболиц нетwорк басед он геномиц анд библиомиц дата”. ПНАС. 104 (6): 1777—1782. ПМЦ 1794290  . ПМИД 17267599. дои:10.1073/пнас.0610772104. 
  11. ^ Јамсхиди, Неема; Б. О. Палссон (јун 2007). „Инвестигатинг тхе метаболиц цапабилитиес оф Мyцобацтериум туберцулосис Х”. БМЦ Сyстемс Биологy. 1: 26. ПМЦ 1925256  . ПМИД 17555602. дои:10.1186/1752-0509-1-26. 
  12. ^ Ох, Y.-К.; et al. (септембар 2007). „Геноме-сцале Рецонструцтион оф Метаболиц Нетwорк ин Бациллус субтилис Басед он Хигх-тхроугхпут Пхенотyпинг анд Гене Ессентиалитy Дата”. Јоурнал оф Биологицал Цхемистрy. 282 (39): 28791—28799. ПМИД 17573341. дои:10.1074/јбц.М703759200. 
  13. ^ Фу, Пенгцхенг (октобар 2008). „Геноме-сцале моделинг оф Сyнецхоцyстис сп. ПЦЦ 6803 анд предицтион оф патхwаy инсертион”. Јоурнал оф Цхемицал Тецхнологy анд Биотецхнологy. 84 (4): 473—483. дои:10.1002/јцтб.2065. 
  14. ^ Рагхунатхан, Ану; et al. (април 2009). „Цонстраинт-басед аналyсис оф метаболиц цапацитy оф Салмонелла тyпхимуриум дуринг хост-патхоген интерацтион”. БМЦ Сyстемс Биологy. 3: 38. ПМЦ 2678070  . ПМИД 19356237. дои:10.1186/1752-0509-3-38. 
  15. ^ де Оливеира Дал'Молин, C. Г.; Qуек, L.-Е.; Палфреyман, Р. W.; Брумблеy, С. M.; Ниелсен, L. К. (фебруар 2010). „АраГЕМ, а Геноме-Сцале Рецонструцтион оф тхе Примарy Метаболиц Нетwорк ин Арабидопсис”. Плант Пхyсиологy. 152 (2): 579—589. ПМЦ 2815881  . ПМИД 20044452. дои:10.1104/пп.109.148817. 

Литература

уреди
  1. Овербеек Р, Ларсен Н, Wалунас Т, D'Соуза M, Пусцх Г, Селков Јр, Лиолиос К, Јоуков V, Казнадзеy D, Андерсон I, Бхаттацхарyyа А, Бурд Х, Гарднер W, Ханке П, Капатрал V, Микхаилова Н, Васиева О, Остерман А, Вонстеин V, Фонстеин M, Иванова Н, Кyрпидес Н. (2003) Тхе ЕРГО геноме аналyсис анд дисцоверy сyстем. Нуцлеиц Ацидс Рес. 31(1):164-71
  2. Wхитакер, Ј.W., Летуниц, I., МцЦонкеy, Г.А. анд Wестхеад, D.Р. метаТИГЕР: а метаболиц еволутион ресоурце. Нуцлеиц Ацидс Рес. 2009 37: Д531-8.

Спољашње везе

уреди
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Modelovanje_metaboličkih_mreža&oldid=29214841”