本頁只刊出中文翻譯與中文說明；英文原文請見下方原文連結。
原文連結
論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
背景：生物網路中模組的普遍存在可能源自於模組化組織的演化優勢。例如，模組化可以提高自適應進化的速度，因為模組可以輕鬆地組合成新的佈置，這可能有利於其運營商。相反，模組化可能是某些特徵的副產品。我們在這裡詢問最後一種情況是否可能在需要在一種或多種化學環境中維持生命的基因組規模的代謝網絡中發揮作用。對於此類網絡，我們將網絡模組定義為完全耦合的最大反應集，即其通量只能按固定比例變化。該定義透過利用反應之間的功能聯繫克服了純粹基於圖形的代謝分析的局限性。如果一個代謝網絡能夠從該環境中的營養物質合成生物體的所有生物質化合物，我們稱其在給定的化學環境中是可行的。如果生物體能夠在許多不同的化學環境中維持生命，那麼它的新陳代謝就具有高度的靈活性。我們在這裡詢問多功能性是否會影響代謝網絡的模組化。結果：利用最近開發的技術從廣闊的代謝網絡空間中隨機抽取大量可行的代謝網絡，我們使用通量平衡分析來研究多功能性不同的電腦模擬代謝網絡。我們發現高度通用的網路也是高度模組化的。它們包含更多模組和更多組織成模組的反應。模組中的大多數或所有反應都與相同的生化途徑相關。在高度通用的網路中出現的模組通常涉及處理營養物或密切相關的化學物質的反應。我們也觀察到，大腸桿菌的新陳代謝比我們最通用的網路更模組化。結論：我們的工作表明，代謝網絡的模組化可能是功能限制的副產品，例如。 g.，在多種環境中維持生命的需要。這種組織原則對我們考慮的環境和代謝網絡中的反應數量不敏感。因為我們不僅在一個或幾個生物網絡中觀察到這一原理，而且在網絡的大量隨機樣本中也觀察到這一原理，因此我們認為它可能是代謝網絡組織的通用原理。