在同位素非静止代谢流量分析中用于流量估计的无模拟受约束回归方法,用于微藻的应用
Anika Küken1,2, Haim Treves3, Zoran Nikoloski1,2
1Bioinformatics, Institute of Biochemistry and Biology, University of Potsdam, Potsdam, Germany.
Frontiers in plant science
|December 11, 2023
概括
估计光合作用生物中的代谢流量至关重要. 一种新的无模拟回归方法为卡尔文-本森周期提供了传统的同位素非静止代谢流量分析 (INST-MFA) 的可靠替代方案.
科学领域:
- 代谢工程和系统生物学
- 光合作用碳固定路径的光合作用碳固定路径.
背景情况:
- 代谢流量分析 (MFA) 使用同位素标记数据和代谢模型估计细胞内反应速率.
- 同位素非静止的MFA (INST-MFA) 是计算密集型的,在光合作用生物体中对流量估计构成瓶.
- 卡尔文-本森循环 (CBC) 是植物和藻类碳固定的核心.
研究的目的:
- 调查替代,在计算上要求较少的方法,以估计卡尔文-本森周期 (CBC) 中的代谢流量.
- 与经典的INST-MFA相比,评估无模拟受约束回归方法的可靠性.
主要方法:
- 使用CBC中间标记模式作为受约束回归问题制定了流量估计,绕过了代模拟的需要.
- 将回归方法的流量估计与使用微藻 (Chlamydomonas reinhardtii,Chlorella sorokiniana,Chlorella ohadii) 数据的传统INST-MFA的流量估计进行比较.
主要成果:
- 无模拟受约束回归方法成功估计了CBC反应流.
- 在基于回归的方法和INCA的预测之间观察到高质量一致,INST-MFA工具是领先的,特别是在数据丰富的场景中.
结论:
- 无模拟回归为光合作用生物体的代谢流量估计提供了一个可行的,高效的INST-MFA替代方案.
- 这种方法简化了流量分析,特别是当大量的标签数据可用时.
