代谢流量比率分析及其在代谢工程中的应用.pdf

生 物 工 程 学 报 Chin J Biotech 2009, September 25; 25(9): 1303-1311 journals.im.ac.cn Chinese Journal of Biotechnology ISSN 1000-3061 cjb@im.ac.cn © 2009 Institute of Microbiology, CAS CSM, All rights reserved 代谢工程与细胞工厂专栏 1 2 花强 , 杨琛 1 , 200237 2 , 200032 : 细胞内代谢反应流量在系统理解细胞代谢特性和指导代谢工程改造等方面都起着重要的作用。由于代谢流量 难以直接测量得到, 在很多情况下通过跟踪稳定同位素在代谢网络中的转移并进行相应的模型计算能有效地定量代谢 流量。代谢流量比率分析法能够高度体现系统的生物化学真实性、辨别细胞代谢网络的拓扑结构, 并且能够相对简单快 速地定量反应速率等, 因此受到代谢工程研究者越来越多的重视。以下着重介绍并讨论了利用代谢物同位体分布信息分 析关键代谢节点合成途径的流量比率、基于流量比率的代谢流量解析、以及应用于代谢工程等的相关原理、实验测量、 数据分析、使用条件等, 以期充分发挥代谢流量比率分析法的优势, 并将其拓展推广至更多细胞体系的代谢特性阐明和 代谢工程改造中去。 : 流量比率分析, 同位素标记, 代谢流量, 细胞代谢分析 Application of metabolic flux ratio analysis in metabolic engineering−a review 1 2 Qiang Hua , and Chen Yang 1 State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China 2 Key Laboratory of Synthetic Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China Abstract: Intracellular metabolic fluxes are important to understand metabolic characteristics of cells and to direct metabolic engineering strategies. Because intracellular fluxes cannot be directly assessed, isotope experiments are usually conducted to trace metabolic fluxes. The flux-ratio analysis can reflect high biochemical veracity, be employed to identify the topology of the networks, and offer greatly reduced computational expense for flux determination. I