从属节点与代谢网络的可控性
分子网络
2009-12-01 v1 无序系统与神经网络
生物物理
定量方法
摘要
最近关于合成拯救的工作表明，靶向删除特定的代谢基因通常可以拯救原本不可行的突变体。这提出了一个基本的生物物理问题：通过约束网络中一个或多个反应的通量，能在多大程度上控制大型代谢网络的整体细胞行为？这涉及到此类网络所包含的自由度数量。以大肠杆菌代谢网络为模型系统，我们在此从理论上探讨了这个问题，不仅考虑了反应删除，还考虑了所有可能的反应表达水平的连续谱。我们表明，通过固定一个反应的表达，可以很大程度上操纵代谢网络的行为。特别是，相当一部分代谢反应表现出渠道化相互作用，即一个反应通量的指定决定了最优稳态下的细胞生长以及大多数其他反应的通量。因此，单个反应的活动可以作为监测并可能控制细胞生长和其他整体细胞行为的替代指标。除了对控制过程研究的启示外，我们的方法还提供了一种新途径来研究整个代谢网络的集成动力学如何从其组成部分的协调行为中涌现。
引用
@article{arxiv.0911.5518,
title = {Slave nodes and the controllability of metabolic networks},
author = {Dong-Hee Kim and Adilson E. Motter},
journal= {arXiv preprint arXiv:0911.5518},
year = {2009}
}