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黑曲霉组学研究进展 被引量：9
1
作者 隋雨菲 欧阳立明 +2 位作者 鲁洪中 庄英萍 张嗣良 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1010-1025,共16页
黑曲霉作为重要的工业发酵菌株,被广泛用于多种有机酸和工业用酶的生产。随着组学技术的日益发展和成熟,黑曲霉的基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等组学数据不断增长,宣告着黑曲霉生物过程研究大数据时代的到来。从单一组学的数据分... 黑曲霉作为重要的工业发酵菌株,被广泛用于多种有机酸和工业用酶的生产。随着组学技术的日益发展和成熟,黑曲霉的基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等组学数据不断增长,宣告着黑曲霉生物过程研究大数据时代的到来。从单一组学的数据分析、多组学的比较到以基因组代谢网络模型为中心的多组学整合研究,人们对黑曲霉高效生产机制的理解不断深入和系统,这为通过遗传改造和过程调控对菌株的生产性能进行理性的全局优化提供了可能。本文回顾和总结了近年来黑曲霉的组学研究进展,并提出黑曲霉组学研究未来的发展方向。 展开更多
关键词 黑曲霉 基因组 转录组 蛋白质组 代谢组 组学整合 基因组规模代谢网络模型
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应用代谢网络模型解析工业微生物胞内代谢 被引量：8
2
作者 叶超 徐楠 +1 位作者 陈修来 刘立明 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1901-1913,共13页
为了快速、高效地理解工业微生物胞内代谢特征,寻找潜在的代谢工程改造靶点,基因组规模代谢网络模型(GSMM)作为一种系统生物学工具越来越受到人们的关注。文中在回顾GSMM 20年发展历程的基础上,分析了当前GSMM的研究现状,总结了GSMM的... 为了快速、高效地理解工业微生物胞内代谢特征,寻找潜在的代谢工程改造靶点,基因组规模代谢网络模型(GSMM)作为一种系统生物学工具越来越受到人们的关注。文中在回顾GSMM 20年发展历程的基础上,分析了当前GSMM的研究现状,总结了GSMM的构建及分析方法,从预测细胞表型和指导代谢工程两个方面阐述了GSMM在解析工业微生物胞内代谢中的应用,并展望了GSMM未来的发展趋势。 展开更多
关键词 微生物胞内代谢 生产性能 基因组规模代谢网络模型 系统生物学
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乳酸菌全基因组测序的应用进展 被引量：5
3
作者 张彦位 杨玲 +6 位作者 路江浩 严超 仵红岩 李玲 刘明月 齐世华 何方 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2022年第15期444-450,共7页
乳酸菌在自然界中广泛存在,具有丰富的物种多样性,在食品、饲料和医药等领域广泛应用,目前市场上绝大多数的益生菌都是乳酸菌。近年来,全基因组测序技术蓬勃发展,大大促进了乳酸菌资源的开发与应用。基于乳酸菌的全基因组信息可以系统... 乳酸菌在自然界中广泛存在,具有丰富的物种多样性,在食品、饲料和医药等领域广泛应用,目前市场上绝大多数的益生菌都是乳酸菌。近年来,全基因组测序技术蓬勃发展,大大促进了乳酸菌资源的开发与应用。基于乳酸菌的全基因组信息可以系统且全面地了解菌株的代谢特征、潜在的益生功能与应用方向,可以更加准确地探究乳酸菌的遗传、进化和分类。乳酸菌安全性评价程序要求在基因组水平检索是否存在耐药、毒力和致病性相关基因,并判定相关基因是否可水平转移。应用全基因组测序技术,比较不同代次菌株基因组中基因序列和结构差异,可高效、完整地判定乳酸菌在产业化应用过程中的遗传性和稳定性。在全基因组信息基础上,重构基因组规模代谢网络模型,可模拟并预测菌体细胞在特定环境下的行为,能系统地指导菌株的代谢工程策略。本文对全基因组测序技术在乳酸菌代谢特性、遗传进化、安全性和稳定性方面的应用现状进行了综述,旨在为乳酸菌基因组学研究提供理论支持。 展开更多
关键词 乳酸菌 基因组学 安全性 稳定性 基因组规模代谢网络模型 (GSMM)
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基因组规模代谢网络模型的约束算法及其应用 被引量：5
4
作者 刘立明 刘婷 邹伟 《生物加工过程》 CAS CSCD 2012年第6期70-77,共8页
工业微生物是微生物制造的核心,而微生物制造过程中微生物的生产性能是提高微生物制造过程效率的关键。结合基于约束条件的优化算法的基因组规模代谢网络模型是全局规模上认识、调控和优化工业微生物生理功能的重要平台。本文在简述基... 工业微生物是微生物制造的核心,而微生物制造过程中微生物的生产性能是提高微生物制造过程效率的关键。结合基于约束条件的优化算法的基因组规模代谢网络模型是全局规模上认识、调控和优化工业微生物生理功能的重要平台。本文在简述基因组规模代谢网络模型构建的基础上,详细介绍了基于约束条件的优化算法的原理、分类和应用实例,为提高微生物制造过程效率奠定了坚实的基础。 展开更多
关键词 基因组规模代谢网络模型 基于约束的算法 工业微生物
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工业微生物代谢网络模型的研究进展及应用 被引量：4
5
作者 张晨阳 武耀康 +4 位作者 徐显皓 吕雪芹 李江华 堵国成 刘龙 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期860-873,共14页
基因组规模代谢网络(Genome-scale metabolic network model,GSMM)是工业微生物菌株定向改造过程中一种极为重要的指导性工具,有助于研究者快速获取特定性状的工业微生物,因此越来越受到人们的关注。文中回顾了GSMM的发展历程,总结并评... 基因组规模代谢网络(Genome-scale metabolic network model,GSMM)是工业微生物菌株定向改造过程中一种极为重要的指导性工具,有助于研究者快速获取特定性状的工业微生物,因此越来越受到人们的关注。文中回顾了GSMM的发展历程,总结并评述了GSMM的构建方法,以4种重要工业微生物(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、大肠杆菌Escherichia coli、谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)为例,阐述了GSMM在工业微生物中的发展与应用。此外,还对GSMM未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 典型工业微生物 基因组规模代谢网络模型 模型构建 模型评价指标 模型应用
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基于约束的基因组规模代谢网络模型构建方法研究进展 被引量：4
6
作者 周静茹 刘鹏 +1 位作者 夏建业 庄英萍 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1526-1540,共15页
基因组规模代谢网络模型(Genome-scale metabolic network model,GSMM)正成为细胞代谢特性研究的重要工具,经过多年发展相关理论方法取得了诸多进展。近年来,在基础GSMM模型基础上,通过整合基因组、转录组、蛋白组和热力学数据,实现基... 基因组规模代谢网络模型(Genome-scale metabolic network model,GSMM)正成为细胞代谢特性研究的重要工具,经过多年发展相关理论方法取得了诸多进展。近年来,在基础GSMM模型基础上,通过整合基因组、转录组、蛋白组和热力学数据,实现基于各种约束的GSMM构建,在基因靶点识别、系统代谢工程、药物发现、人类疾病机理研究等多个方面取得了进一步的发展和理论突破。文中重点综述包括转录组约束、蛋白组约束、以及热力学约束条件在GSMM中的实施方法、相应方法的不足及应用限制等。最后介绍了如何综合运用转录、蛋白及热力学约束,实现GSMM的全整合模型及其细化,并对基于约束的GSMM构建及应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 基因组规模代谢网络模型 多组学 热力学 数学建模 约束方法
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基于Actinoplanes sp.SE50/110基因组规模代谢模型优化阿卡波糖生产 被引量：3
7
作者 王雅丽 刘立明 史仲平 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1065-1070,共6页
阿卡波糖是广泛应用的Ⅱ型糖尿病治疗药物.根据已经建立的基因组规模代谢网络模型i YLW1028,对Act inoplane s sp.SE50/110生产阿卡波糖的发酵进行模拟,并根据模拟结果进行发酵优化.结果显示:根据模型iYLW1028模拟,烟酸使阿卡波糖产生... 阿卡波糖是广泛应用的Ⅱ型糖尿病治疗药物.根据已经建立的基因组规模代谢网络模型i YLW1028,对Act inoplane s sp.SE50/110生产阿卡波糖的发酵进行模拟,并根据模拟结果进行发酵优化.结果显示:根据模型iYLW1028模拟,烟酸使阿卡波糖产生速率提高8.2%;20种氨基酸对阿卡波糖积累有积极作用,组氨酸使其提高58.7%;质子排放鲁棒性分析表明阿卡波糖的产生比细胞生长对pH值更敏感,中性pH利于阿卡波糖产生;氧气鲁棒性分析表明相对低的溶氧水平(0.1917 m mol g^(-1) h^(-1))利于阿卡波糖积累.在湿实验中,烟酸(5 mg/L)使阿卡波糖产量提高了53.5%;谷氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺和天冬酰胺分别使阿卡波糖产量提高了29.6%、26.5%、26.3%、11.8%和9.2%;控制发酵中性pH比不控pH和酸性pH使阿卡波糖产量提高了7%和15%;0.5 vvm的通气量时阿卡波糖产量最高(1.11 g/L).本研究结果表明,结合代谢模型指导的优化方法对相关发酵产品的发酵优化具有一定的借鉴作用. 展开更多
关键词 ACTINOPLANES sp.SE50/110 基因组规模代谢网络模型 阿卡波糖 发酵优化
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乳酸乳球菌NZ9000基因组规模代谢网络模型的构建与验证 被引量：2
8
作者 孙伟康 张娟 堵国成 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1629-1639,共11页
随着后基因组时代的到来,工业微生物的代谢工程改造在工业生产上发挥着越来越重要的作用。而基因组规模代谢网络模型(Genome-scalemetabolicmodel,GSMM)将生物体体内所有已知代谢信息进行整合,为全局理解生物体的代谢状态、理性指导代... 随着后基因组时代的到来,工业微生物的代谢工程改造在工业生产上发挥着越来越重要的作用。而基因组规模代谢网络模型(Genome-scalemetabolicmodel,GSMM)将生物体体内所有已知代谢信息进行整合,为全局理解生物体的代谢状态、理性指导代谢工程改造提供了最佳的平台。乳酸乳球菌NZ9000(Lactococcuslactis NZ9000)作为工业发酵领域的重要菌株之一,由于其遗传背景清晰且几乎不分泌蛋白,是基因工程改造和外源蛋白表达的理想模式菌株。文中基于基因组功能注释和比较基因组学构建了L.lactisNZ9000的首个基因组规模代谢网络模型iWK557,包含557个基因、668个代谢物、840个反应,并进一步在定性和定量两个层次验证了iWK557的准确性,以期为理性指导L.lactis NZ9000代谢工程改造提供良好工具。 展开更多
关键词 乳酸乳球菌NZ9000 基因组规模代谢网络模型 模型验证 系统生物学
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基于热力学原理约束的代谢网络模型研究进展及其应用 被引量：1
9
作者 虞思倩 夏建业 庄英萍 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期128-138,共11页
高通量组学技术为人们研究生命系统组件提供了细节数据,通过对基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等不同生命层级间相互作用的研究,推动了生化反应网络的重建——基因组规模代谢网络模型(genome scale of metabolic network model,GSMM)... 高通量组学技术为人们研究生命系统组件提供了细节数据,通过对基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等不同生命层级间相互作用的研究,推动了生化反应网络的重建——基因组规模代谢网络模型(genome scale of metabolic network model,GSMM)。GSMM作为系统生物学领域中研究生命系统的基本手段,表现出与传统还原论相反的整体化思想,它允许将细胞复杂的生命过程作为一个完整的系统来研究。通量平衡分析(flux balance analysis,FBA)作为GSMM的主流方法,因其自身依赖的约束有限,通常难以得到唯一的最优解。而热力学与生物代谢密不可分,目前除将多组学数据作为附加约束引入GSMM模型外,添加热力学约束也已成为有效减小解空间的手段。首先对热力学约束引入GSMM模型的方法及各种方法的优势与不足进行了综述,然后对获得相关热力学参数的方法和工具进行了梳理汇总。最后,介绍了整合多组学及热力学综合约束的GSMM模型以及基于热力学原理约束的模型在实际中的应用,并对如何应用热力学约束提高GSMM模型模拟准确性进行了展望。 展开更多
关键词 基因组规模代谢网络模型 热力学 约束分析 吉布斯自由能
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基于Matlab对解脂耶氏酵母基因组规模代谢网络模型仿真结果的可视化分析 被引量：1
10
作者 简星星 高琪 花强 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1752-1761,共10页
【目的】近十年来,基因组代谢网络模型迅速发展。通过构建基因组代谢网络模型进行计算机仿真模拟已成为研究生物体复杂的生理代谢不可或缺的工具。实现对仿真结果的可视化分析,可以直观地追踪模型中的代谢流向,从而更好地对仿真结果进... 【目的】近十年来,基因组代谢网络模型迅速发展。通过构建基因组代谢网络模型进行计算机仿真模拟已成为研究生物体复杂的生理代谢不可或缺的工具。实现对仿真结果的可视化分析,可以直观地追踪模型中的代谢流向,从而更好地对仿真结果进行分析。【方法】在简要概述目前可视化方法的基础上,提出了一种基于Matlab实现基因组规模代谢网络模型仿真结果可视化的方法:通过Cell Designer预先绘制与模型相匹配的图,通过RAVEN toolbox中的函数于Matlab进行读图、并实现仿真结果的可视化。【结果】以解脂耶氏酵母基因组规模代谢网络模型i YL619_PCP v1.7为对象,实现并阐明其仿真结果的可视化。【结论】通过该方法可以清晰地监测模型中的流量和流向变化,提高仿真结果的分析效率。 展开更多
关键词 基因组规模代谢网络模型 解脂耶氏酵母 可视化 CELL DESIGNER RAVEN TOOLBOX
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