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E2. 대사 조절 분석(MCA)의 기본 원리 - 생물학

E2. 대사 조절 분석(MCA)의 기본 원리 - 생물학


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이러한 계산 분석에는 다양한 입력이 필요합니다.

NS. 정의된 경로. 이들은 많은 데이터베이스에서 사용할 수 있습니다. 효모 해당과정을 위한 KEGG 경로의 예는 다음과 같습니다.

NS. 모든 매개변수, 방정식, 모델을 입력하고 시간의 함수로 모든 종의 농도를 계산하는 계산 모델링 프로그램. COPASI, Virtual Cell 및 Cell Designer를 포함하는 무료 다운로드 가능한 프로그램. 기존 해당 경로에서 분기되는 몇 가지 추가 반응이 있는 효모 해당 과정에 대한 Cell Designer의 매핑된 모델의 예가 아래에 나와 있습니다.

효모 해당과정에 대한 분석의 계산 결과는 여러 가지 분지 반응을 추가하여 수정한 경우에만 실험 데이터에 맞출 수 있었습니다(위 및 아래 그림 참조).

씨. 경로에 관련된 모든 종의 목록(해당 분해 및 분지 반응에 대해 아래 그림에 표시됨).

NS. 모든 반응의 목록(COPASI에서 가져온 해당 및 분지 반응에 대해 아래에 표시됨)

이자형. 모든 종의 매개변수. 헥소키나아제에 대한 예가 아래에 나와 있습니다(COPASI에서 가져옴).

NS. 시간에 따른 모든 종의 농도 변화를 계산하는 데 사용할 수 있는 방정식. 이들은 일반적으로 6B장 - 단순 및 효소 촉매 반응의 역학, 섹션 B1: 단일 단계 반응에 설명된 대로 상미분 방정식(ODE)입니다. ODE는 작성하기 쉽지만 상호 작용하는 종의 수가 증가함에 따라 풀기 위해 컴퓨터가 필요합니다 .

화학 반응의 예와 각 종에 대한 ODE 세트가 아래에 나와 있습니다.

반응이 종 X를 제거하는 경우 해당 종의 소멸에 대한 ODE의 오른쪽에는 해당 항에 대한 - 기호가 있습니다. 마찬가지로 반응이 X 종을 증가시키면 오른쪽에 + 기호가 있습니다. 위의 예는 단분자(C에서 D, C에서 A + B) 및 이분자(A+B에서 C) 반응을 보여줍니다.

COPASI에서 가져온 ODE의 예는 포도당-6-인산 농도의 변화에 ​​대해 아래에 나와 있습니다.

위의 모든 정보가 포함된 선별된 모델을 포함하는 데이터베이스는 많은 경로를 위해 개발되었습니다. 위에서 설명한 효모 해당 모델은 Biomodels 데이터베이스에서 찾을 수 있습니다. 모델 BIOMD0000000064는 SBML(시스템 생물학 마크업 언어) 파일로 다운로드하여 위에서 설명한 프로그램으로 가져올 수 있습니다.
아래 그래프는 COPASI를 사용한 효모 해당과정의 시간 함수로 선택된 모든 종의 농도를 보여줍니다.

기여자

  • Henry Jakubowski 교수(College of St. Benedict/St. John's University)


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