大肠杆菌苏氨酸合成途径动力学模型的构建与分析-微生物学报.PDF

18 生 物 工 程 学 报 杨雪 等/大肠杆菌苏氨酸合成途径动力学模型的构建与分析 Chinese Journal of Biotechnology /cjbcn January 25, 2014, 30(1): 18−29 DOI: 10.13345/j.cjb.130376 ©2014 Chin J Biotech, All rights reserved 生物信息学与计算生物学 大肠杆菌苏氨酸合成途径动力学模型的构建与分析 杨雪，张彦飞，郑阳阳，马红武 中国科学院天津工业生物技术研究所 中国科学院系统微生物工程重点实验室，天津 300308 杨雪, 张彦飞, 郑阳阳, 等. 大肠杆菌苏氨酸合成途径动力学模型的构建与分析. 生物工程学报, 2014, 30(1): 18−29. Yang X, Zhang YF, Zheng YY, et al. Development and analysis of a kinetic model for Escherichia coli threonine biosynthesis. Chin J Biotech, 2014, 30(1): 18−29. 摘 要: 动力学模型分析有利于理解生物系统的调控机制，从而为高效细胞工厂的理性设计提供指导。基于 以往发表的相关途径动力学模型和测量的酶动力学数据，开发了大肠杆菌苏氨酸合成途径的动力学模型。模型 包含从天冬氨酸至苏氨酸的合成途径及葡萄糖开始的为合成途径提供前体以及能量的代谢途径。与以往模型不 同的是新模型中考虑了能量和还原力的平衡，从而使模型模拟的系统自身成为一个不需要从外界提供能量和还 原力的自洽系统。模型稳态分析的结果表明 PTS 、G6PDH 和 HDH 等反应对苏氨酸合成反应的通量控制系数 较大，通过过表达这些反应的酶可以有效增加苏氨酸合成反应的通量。 关键词: 动力学模型，大肠杆菌，苏氨酸生物合成，代谢控制分析 Development and analysis of a kinetic model for Escherichia coli threonine biosynthesis Xue Yang, Yanfei Zhang, Yangyang Zheng, and Hongwu Ma Key Laboratory of Systems Microbial Biotechnology, Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, Chinese Academy of Sciences, Tianjin 300308, China Abstract: Kinetic model analysis is a useful tool for understanding the regulation and control of cellular metabolism and thus offering a guideline for rational design of high efficiency cell factory. Based on previously published models and experimental Received: July 24, 2013; Accepted: December 25, 2013 Supported by: National Key Basic Research Program of China (973 Program) (Nos. 2012CB725203, 2011CBA00804), National High Technology Research and Development Program of China