几株产糖菌基因组与代谢模型比较文献综述

 2022-11-30 03:11

文献综述

摘要:由于基因测序技术与生物信息学的发展,使得基于基因组规模代谢模型的构建成为可能。基因组规模代谢网络模型(Genome scale of metabolic network model, GSMM)包含细胞内部发生的全部已知的生化反应,从细胞整体水平研究各组成部分之间的相互作用关系,分析代谢网络的结构和功能,从全局规模上深刻认识和理解细胞内的调控机制,并能够指导高效、定向调控微生物代谢网络,实现特定的生理功能。然而,目前公共的数据库平台中代谢途径基因的功能注释也存在着错误或不完整的地方有待进一步改善。以下介绍了较新的用于代谢途径和调控网络重构的比较基因组学技术。

1 前言

面对目前不可再生资源日渐短缺的问题,以及化工污染日益加深的现实,世界的经济发展模式已逐渐从不计消耗的化石经济模式转向可再生的以碳水化合物为原料和用生物细胞或酶的生物催化功能进行大规模能源加工与转化的生物经济模式,从源头上解决资源短缺以及环境污染等问题。

微生物制造是作为生物经济中的重要支柱,然而由于微生物细胞或酶的为自身服务的特性,其代谢过程均处于最经济的状态。按照以往的代谢工程改造策略,包括减弱反馈机制、消除竞争途径、引入全新代谢途径以修饰微生物代谢途径中的某少数基因,并不一定能够达到预期理想的代谢通量增大或减少的效果。产生的原因可能在于缺乏对微生物代谢网路全局调控和表达调控网络的充分理解。

随着后基因组时代的来临以及微生物基因组学的迅速发展,可以从功能基因与蛋白、网络及其调控等不同的角度,全面理解与认识微生物的代谢过程、构建细胞工厂 。在基因测序和分析技术的帮助下,能够构建基于基因组数据的特定微生物代谢网络[1]

2基因组规模代谢网络模型的应用

迄今为止,在国际上已经公布了超过千组完整的原核微生物基因组序列。这为相关功能基因与蛋白、网络及其调控机制等多种角度都提供大量的数据信息。基于基因组规模进行的代谢网络重构,不仅可以发掘微生物新的代谢特性,而且也能够预测某些我们了解甚少微生物的代谢潜能,发现新的代谢功能基因、调控元件、以及新的代谢途径,进而构建具有特定转化和合成能力的细胞生产车间。

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