thumb|240px|right|Metabolička mreža prikazuje interakcije imeđu enzima i metabolita u ciklusu mlečne kiseline biljke -{Arabidopsis thaliana}-. Enzimi i metaboliti su označeni crvenim tačkama, a interakcije među njima linijama. thumb|right|240px|Model metabolička mreža za bakteriju -{Escherichia coli}-.
Rekonstrukcija i simulacija metaboličkih mreža omogućava iscrpni uvid u molekularne mehanizme specifičnih organizama. Ovi modeli povezuju genom sa molelularnom fiziologijom. Rekonstrukcija razlaže metaboličke puteve (kao što su glikoliza i ciklus limunske kiseline) u njihove respektivne reakcije i enzime, i analizira ih sa perspective celokupne mreže. Pojednostavljeno gledano, rekonstrukcija prikuplja sve relevantne metaboličke informacije o jednom organizmu, i stavlja ih u kontekst matematičkog modela. Validacija i analiza rekonstrukcije mogu da omoguće identifikaciju ključnih svojstava metabolizma, kao što su porast prinosa, distribucija resursa, robusnost mreže, i esencijalnost gena. Ovo znanje se zatim može koristiti za kreiranje novih biotehnoloških rešenja.
Generalno, proces izgradnje rekonstrukcije sledi ove korake: Nacrt rekonstrukcije Refiniranje modela Konvertovanje modela u matematičko/računarsku reprezentaciju Evaluacija i debagiranje modela putem eksperimentiranja
Metabolička rekonstrukcija na genomskoj skali
Metabolička rekonstrukcija pruža visoko matematičku, strukturiranu platformu na bazi koje se može razumeti sistemska biologija metaboličkih puteva unutar jednog organizma. Integracija biohemijskih metaboličkih puteva sa lako dostupnim genomskim sekvencima bez anotacije se razvila u takozvane metaboličke modele genomskih razmera. Jednostavno rečeno, ovi modeli odgovaraju metaboličkim genima sa metaboličkim putevima. Generalno, što više informacija o fiziologiji, biohemiji i genetici je dostupno za ciljani organizam, to je bolji prediktivni kapacitet rekonstruiranih modela. Mehanički govoreći, proces rekonstrukcije prokariotskih i eukariotskih metaboličkih mreža je u suštini isti. Eukariotske rekonstrukcije su doduše obično složenije zbog veličine genoma, pokrivenosti znanja i mnoštva ćelijskih kompartmana. Prvi metabolički model genomske veličine je bio generisan 1995. godine za bakteriju -{Haemophilus influenzae}-. Prvi višećelijski organizam, -{C. elegans}-, je bio rekonstruisan 1998. godine. Od tada je formirano mnoštvo drugih rekonstrukcija.
Organizam Gena u genomu Gena u modelu Reakcije Metaboliti Datum rekonstrukcije Reference -{Haemophilus influenzae}- 1,775 296 488 343 jun 1999 -{Escherichia coli}- 4,405 660 627 438 maj 2000 -{Saccharomyces cerevisiae}- 6,183 708 1,175 584 februar 2003 -{Mus musculus}- 28,287 473 1220 872 januar 2005 -{Homo sapiens}- 21,090 3,623 3,673 -- januar 2007 -{Mycobacterium tuberculosis}- 4,402 661 939 828 jun 2007 -{Bacillus subtilis}- 4,114 844 1,020 988 septembar 2007 -{Synechocystis sp. PCC6803}- 3,221 633 831 704 oktobar 2008 -{Salmonella typhimurium}- 4,489 1,083 1,087 774 april 2009 -{Arabidopsis thaliana}- 27,379 1,419 1,567 1,748 februar 2010
Reference
Literatura Overbeek R, Larsen N, Walunas T, D'Souza M, Pusch G, Selkov Jr, Liolios K, Joukov V, Kaznadzey D, Anderson I, Bhattacharyya A, Burd H, Gardner W, Hanke P, Kapatral V, Mikhailova N, Vasieva O, Osterman A, Vonstein V, Fonstein M, Ivanova N, Kyrpides N. (2003) The ERGO genome analysis and discovery system. Nucleic Acids Res. 31(1):164-71 Whitaker, J.W., Letunic, I., McConkey, G.A. and Westhead, D.R. metaTIGER: a metabolic evolution resource. Nucleic Acids Res. 2009 37: D531-8.
Spoljašnje veze
ERGO GeneDB KEGG Case Western Reserve University BRENDA BioCyc i Cyclone EcoCyc MetaCyc SEED ENZYME SBRI Bioinformatics Tools and Software TIGR Pathway Tools metaTIGER Stanford Genomic Resources Pathway Hunter Tool The Integrated Microbial Genomes system, for genome analysis by the DOE-JGI Systems Analysis, Modelling and Prediction Group efmtool provided by Marco Terzer SBMLsqueezer Cellnet analyzer from Klamt and von Kamp Copasi A graph-based tool for EFM computation
Категорија:Биоинжењеринг Категорија:Биомедицинско инжењерство Категорија:Системска биологија Категорија:Биоинформатика Категорија:Геномика Категорија:Метаболизам