枯草芽孢杆菌基因组最小化代谢网络模型的构建

摘要

合成生物学是一门新崛起、快速发展的以生物信息学、基因工程、遗传学和系统生物学为基础的交叉学科。最小生命体的合成是合成生物学研究的重要方向,最小化基因组的同时而又不对细胞生长产生影响也是代谢工程研究的一个重要目标。
　　随着高通量技术,组学的快速发展,积累了大量的生物数据,这些数据为构建生物代谢网络奠定了科技基础,同时大批的针对性软件的研发使研究生物代谢网络有了工具基础。
　　本论文提出了一种从基因组尺度代谢网络模型出发,通过零通量反应删除及对非必需基因组合删除计算获得基因组最小化代谢网络模型的方法,该方法第一次使构建基因组最小化代谢网络模型成为了现实,且适用于多种模型。
　　将上述方法应用于天津大学郝彤等人构建的枯草芽孢杆菌的基因尺度代谢网络模型iBsu1147,在不同培养基条件下利用删除零通量和对非必需基因组合删除法进行基因组最小化。最后结果:在LB培养基下模型由最开始的1147个基因简化到395个基因,分布在10个子系统当中;在最小培养基条件下模型由开始的1147个基因简化到420个基因,分布在11个子系统当中,简化后的模型其最优生物质生成速率保持不变。最后,本文从网络的拓扑结构出发,进一步分析了枯草芽孢杆菌基因组尺度最小基因组代谢网络模型的结构与功能。
　　基因组最小化代谢网络模型预测了在细胞正常生长的前提下包含最少基因的代谢途径,为枯草芽孢杆菌获得最小基因组的湿实验设计提供了重要参考。

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第一章 文献综述

1. 1 合成生物学的概念

1. 2 合成生物学研究思路

1. 3 合成生物学研究内容

1. 4 合成生物学的应用

第二章 代谢网络模型基因组最小化的方法

2. 1 分析方法

2. 2 实验步骤

第三章 枯草芽孢杆菌基因组最小化代谢网络模型的构建

3. 1 模型读入

3. 2 基因组最小化代谢网络模型构建

第四章基因组最小化代谢网络模型分析

4. 1碳源吸收速率对系统的影响

4. 2 代谢网络分析参数

4. 3 代谢网络分析

第五章 模型预测与湿实验结果比较

第六章 结论与展望

6. 1 结论

6. 2 展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢