基于基因组尺度代谢网络模型的代谢工程设计预测方法

摘要

一种基于基因组尺度代谢网络模型的代谢工程设计预测方法：分别获取目的菌湿实验数据和高质量基因组尺度代谢网络模型；根据湿实验数据进行模拟条件设定；模拟实验菌的生长状态获得代谢通量分布，模拟优化工程菌的生长状态获得代谢通量分布；将两种代谢通量分布进行比较，确定两者之间的反应通量分布的不同；根据比较结果以及基因组尺度代谢网络模型中的基因-反应对应关系，得到相应的基因预测结果，从而确定将实验菌改造成优化工程菌所需进行的代谢工程改造，进而制定相应的湿实验策略。本发明可应用于任何具有基因组尺度代谢网络的物种，以及模拟预测网络模型计算能力范围内的任何产品，特别对于基因序列尚不明确的代谢工程菌具有很好的指导意义。

主权项

一种基于基因组尺度代谢网络模型的代谢工程设计预测方法，其特征在于，包括如下步骤：1）分别获取实验菌湿实验数据和高质量基因组尺度代谢网络模型；2）根据湿实验数据进行模拟条件设定；3）模拟实验菌的生长状态，获得模拟实验菌的代谢通量分布，以及模拟优化工程菌的生长状态，获得与实验菌同样培养条件下模拟优化工程菌的代谢通量分布，所述的模拟优化工程菌的生长状态，是在解除对目标产物以及副产物产量的设定，其他条件保持与步骤1）相同的条件下进行模拟，从而获得与实验菌同样培养条件下优化工程菌的代谢通量分布；4）将模拟实验菌的代谢通量分布与模拟优化工程菌的代谢通量分布进行比较，确定优化工程菌与实验菌之间的反应通量分布的不同，所述的比较是：在模拟实验菌的代谢通量分布与模拟优化工程菌的代谢通量分布有不同的反应中，当一个反应在优化工程菌中的代谢通量高于实验菌的代谢通量时，表明该反应需要通过过表达进行优化；当该反应在优化工程菌中的代谢通量低于实验菌的代谢通量时，表明该反应需要通过低表达进行优化；当该反应在优化工程菌中的代谢通量为0，而在实验菌中的代谢通量不为0时，表明该反应需要通过敲除进行优化；5）根据步骤4）的比较结果以及基因组尺度代谢网络模型中的基因‑反应对应关系，得到相应的基因预测结果，从而确定将实验菌改造成优化工程菌所需进行的代谢工程改造，进而制定相应的湿实验策略。