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制御性動的な酵素コスト流束バランス解析:制約に基づくモデリングの統一的な枠組み

Lin Liu; Alexander Bockmayr(2020.9, Journal of Theoretical Biology)[Regulatory dynamic enzyme-cost flux balance analysis: A unifying framework for constraint-based modeling]

 

理由

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概要

代謝モデリングと遺伝子制御を統合することは、計算生物学の主な課題である。多様な方向に向けて、制御流束バランス解析(rFBA)、動的流束バランス解析(dFBA)、供給バランス解析(RBA)や、典型的な流束バランス解析(FBA)を拡張した動的酵素コスト流束バランス解析(deFBA)などが存在するが、これまで拘束に基づいた方法は存在せず、巨大分子産生コストと制御イベントの両方を考慮するような代謝ダイナミクスを予測することができない。

この論文では、制御性動的な酵素コスト流束バランス解析(r-deFBA)と名付けた新しい拘束に基づくモデリングの枠組みを紹介する。これは、離散と連続を組み合わせた設定における代謝と、細胞資源配分と転写制御の動的モデリングを統一する。

r-deFBAを用いて、一定時間間隔の資源量の最大化のような細胞の目的を達成するために必要な反応流束、外部基質、酵素、そして制御タンパク質の一連のダイナミクスを合わせた離散的な制御状態を予測することができる。r-deFBAの根底にある動的最適化問題は、効果的なソルバーが存在するような混合整数線形最適化として再定式化されうる。

 

雑記

代謝モデルはいつ収束するんだろう