一个基于基因组的大规模代谢网络的基元模式的确定方法

摘要

为了能够在系统水平上理解细胞的代谢,更有效的探索基因组信息,我们就需要解决这个问题.本文首先提出了一种用于计算由基因组数据重组的存在于代谢网络中的基元模式的新方法.该方法从代谢物连接图出发,主要分为四步:(1)用图论分析的方法对代谢网络进行简化,并提出了一种新的定义外部代谢物的方法;(2)把整个代谢网络划分为几个适宜规模的子网络;(3)分别在各个子网络中计算其各自的基元模式;(4)把跨过几个子网络的被切割开的基元模式组合成切割前的存在于整个网络中的基元模式.然后用这个方法计算了肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)重组代谢网络中的基元模式.在左右子网络中分别得到基元模式180和111429条.在组合了跨过两个子网络的基元模式后,我们得到整个肺炎链球菌代谢网络的基元模式268343条.本文分析了酶组,环基元模式,以及途径的冗余性.本文也给出了一种方法来确定不同的基元模式对于一个稳定状态下的代谢通量分布的贡献值.

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第一章文献综述

1.1系统生物学和代谢网络的分析

1.2基元模式(EFMs,或者EMs)

1.3极端途径

1.4两种概念的应用

1.5选择基元模式概念

1.6面临的问题

1.7其他研究者的解决方法和他们的缺陷之所在

1.8本文的研究方法和研究内容

第二章一个基于基因组的大规模代谢网络的基元模式的计算方法

2.1代谢网络的确定

2.2代谢网络的输入和输出代谢物的确定

2.3网络的分解

2.4基元模式的组合方法

2.5本章小结

第三章基于基因组的肺炎链球菌（Streptocous pneumoniae）的代谢网络的基元模式的分析

3.1酶组

3.2环基元模式

3.3途径冗余性

3.4本章小结

第四章基元模式概念在简化的E.coli代谢网络的功能分析中的应用

4.1基元模式的贡献值的计算

4.1.1基元模式的相对通量的权值的计算

4.1.2基元模式对于特定反应的贡献值的计算

4.1.3其他使系统确定的限制条件

4.2在一个扩展网络中的应用

4.3本章小结

第五章结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

论文发表

附录

致谢