中外科学家联手开发出MEMOTE工具，可用于改善对全基因组范围代谢模型的质量控制

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Nat Biotechnol：中外科学家联手开发出MEMOTE工具，可用于改善对全基因组范围代谢模型的质量控制/ ]8 Y1 e( u% ]$ O" g
来源：本站原创 2020-03-08 20:45
; I5 P2 I$ d" z* O2020年3月8日讯/生物谷BIOON/---全基因组范围代谢模型（genome-scale metabolic model, GEM）的应用领域非常广泛，从设计细胞工厂和研究癌症代谢到分析微生物如何在我们的肠道内相互作用。因此，手动和自动生成的全基因组范围代谢模型的出版物数量每年都在增长。这可以被看作是一件积极的事情，但是很多数据对于其他人来说很难在不同的环境下进行复制和重用。5 Z; ?2 Y) A9 A% e
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因此，在一项新的研究中，来自丹麦、中国、德国、荷兰、瑞士、美国、加拿大、墨西哥、澳大利亚、西班牙、挪威、英国、韩国、新加坡、瑞典和葡萄牙的研究人员着手解决这一问题。他们提出一种称为MEMOTE的工具，它是一套由社区维护的标准化代谢模型测试。这些测试涵盖了从注释到概念完整性的各个方面，并且可以扩展到包括用于自动模型验证的实验数据集。相关研究结果于2020年3月2日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“MEMOTE for standardized genome-scale metabolic model testing”。; b0 `& {+ j7 c3 y

% w) [2 `: K/ y' F' V8 L图片来自Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0446-y。) k' o5 j' w1 a4 Y; B  B% T( X. E; m

  P2 h. H: ^0 g2 d& _- V4 Q因此，人们希望MEMOTE将允许科学家们和生物技术公司更有效地开发性能更好的模型。从可持续性的角度来看，这将使得细胞工程师们能够以比目前更快的速度设计和改造更好的细胞工厂，这是因为目前对微生物进行改造使得它们产生生化药品是一种非常耗时且昂贵的过程。" J/ P4 f( K) k

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丹麦技术大学诺和诺德基金会生物可持续性中心前博士后研究员Christian Lieven说，“如果你研究酵母或肠道细菌大肠杆菌等模式生物，那么你很幸运，这是因为针对这些生物的模型具有很好的预测性，并且经过了多年的完善。但是科学界中的人们已经意识到许多已发布的模型包含重大缺陷。” 0 B6 B( z- I% z+ D" ?5 ~
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论文共同作者Moritz Beber补充道，“我们对数千种已发布的模型进行了定量评估。尽管大多数模型处于合理状态，但是MEMOTE能够揭示所有模型中存在的特定问题。这项研究强调了MEMOTE在评估和改善代谢模型中的实用性。”
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5 Q6 q7 n; x( {1 |& S1 W$ B促进开放与合作
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MEMOTE通过采用软件工程领域的最佳实践解决的另一个问题是在发布前后对模型进行持续改进和版本控制。 MEMOTE集成了诸如社交编码平台GitHub之类的现代IT技术，并允许科学家们协作改进模型，同时确保这些模型的质量永不会下降。
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论文共同作者、诺和诺德基金会生物可持续性中心首席执行官Bernhard Palsson说，“保持模型开发的跟踪记录是绝对必要的，这既是为了获得信誉，也是为了促进问责制。此外，许多生物学知识是在出版物中发现的，并在重建全基因组范围代谢模型的过程中被记录下来。考虑到重构是知识库的事实，在未来MEMOTE甚至可能提供发表有关生物代谢的详细评论的方法。”- V3 N! T: z4 m
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更好的细胞工厂设计% d$ z1 Z3 i* Z* z! T

; D5 F) O( t! e2 T& WMEMOTE能够快速比较任何两个给定的模型，以评估哪种模型最适合所选的宿主生物。对模型进行了多种因素的测试，比如生物量前体（biomass precursor）的产生、生物量一致性和增长率。最终，这将导致采用更合理的方法进行细胞工厂设计。* i5 T6 b" t3 @6 ]  R
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诺和诺德基金会生物可持续性中心副教授Nikolaus Sonnenschein说，“如今，我们拥有关于这些工业微生物内部运作的生物途径的大量数据和知识。这使得我们能够使用数学模型来模拟遗传修饰的效果，从而为细胞工厂设计提供一种更为合理的方法。我希望MEMOTE将促进更多有机体的预测模型的开发，从而使得细胞工厂工程中可用的生产宿主多样化。”（生物谷 Bioon.com）
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参考资料：0 s/ J. M' t0 I+ ^( g) t
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1.Christian Lieven et al. MEMOTE for standardized genome-scale metabolic model testing. Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0446-y.
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2.New software tool fosters quality control of genome-scale models of metabolism
$ ^# p" l! w: u/ U, P3 B- M( j  Dhttps://phys.org/news/2020-03-software-tool-fosters-quality-genome-scale.html& A4 |! V( m/ {# v% W6 m' D

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