[发明专利]一种根据基元反应拓扑结构构建动态代谢网络的方法

权利要求书

1.一种根据基元反应拓扑结构构建动态代谢网络的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)对于欲构建的动态代谢网络，找出所有的孤立反应和调控反应及涉及的米氏动力学参数和基元反应速率常数，确定每一个孤立反应和调控反应的独立动力学参数数目，进而确定每一个孤立反应中冗余的基元反应速率常数数目；

其中，每一个孤立反应和调控反应中冗余的基元反应速率常数数目分别为其涉及的基元反应速率常数总数与独立动力学参数数目之差；

(b)通过体外实验测定或从现有的酶学数据库获得所有孤立反应和调控反应的米氏动力学参数；

(c)每一个孤立反应中，利用步骤(b)获得的米氏动力学参数，对冗余的基元反应速率常数赋值或者定为固定常数，结合米氏动力学参数和基元反应速率常数之间的关系，计算出孤立反应涉及的其余所有的基元反应速率常数的绝对值或者相对值；

(d)每一个调控反应中，利用步骤(b)获得的米氏动力学参数，对冗余的基元反应速率常数赋值或者定为固定常数，结合米氏动力学参数和基元反应速率常数之间的关系，计算出调控反应涉及的其余所有的基元反应速率常数的相对值；

(e)利用步骤(c)和(d)获得的基元反应速率常数，通过计算机构建基元反应拓扑结构型动态代谢网络；

其中，步骤(a)中确定每一个孤立反应和调控反应的独立动力学参数数目的具体步骤为：先根据分别以米氏动力学参数和基元反应速率常数为参数的两种形式的米氏动力学速率方程解析式，以及米氏动力学速率方程解析式具有有限解的限制条件，通过数学模拟确定每一个孤立反应和调控反应中的独立动力学参数数目；

酶催化的双底物双产物可逆反应由以下基元反应组来构成：

其中S₁和S₂为底物，P₁和P₂为产物，E和E′为自由酶，ES₁和E′S₂为酶的2个复合物，k₁～k₄和k_-1～k_-4为8个基元反应速率常数；

酶催化的单底物单产物不可逆反应的基元反应式如下：

其中，S为底物、E为自由酶、ES为酶的复合物、P为产物；k₁、k₂和k₃为基元反应速率常数；米氏动力学参数包括米氏常数K_m和催化常数k_cat；k₁、k₂、k₃和K_m、k_cat存在如下相关，

k_cat＝k₂

以v表示酶反应速率，e_o表示酶E的总浓度，[S]表示底物S的浓度；在拟稳态假设下，计算得到如下基元反应动力学方程，

代入K_m和k_cat获得如下的米氏动力学方程，

通过模拟计算确定独立的米氏动力学参数的数目为2，那么独立的基元反应速率常数数目也为2，进而可知冗余的基元反应速率常数数目为1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(e)中，基元反应拓扑结构型动态代谢网络包括每一个代谢物和酶的复合物的基元反应速率公式以及酶量约束条件。