[发明专利]病原真菌的代谢网络构建方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明涉及生物学领域，尤其涉及一种病原真菌的代谢网络构建方法、装置、设备及存储介质，所述方法基于目标真菌的代谢反应，构建初始代谢网络模型，并基于所述初始代谢网络模型，构建化学计量矩阵；基于至少一个预设约束方程，对所述化学计量矩阵进行约束，获得至少一个容许解空间；基于预设优化函数和各容许解空间，确定各代谢物的最优通量分布，并基于所述最优通量分布，重建目标代谢网络。通过对代谢反应添加约束，构建线性方程，对化学计量矩阵进行约束，从而对通量空间进行约束，即每个代谢反应消耗或产生每种代谢物的速率，由此可以根据代谢物通量预测目标真菌的生成长速率。

技术领域

本发明涉及生物学领域，尤其涉及一种病原真菌的代谢网络构建方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

真菌感染相关疾病与植物病害在全世界范围内越发严重，成为危害公共卫生安全和农作物产量与品质的重要隐患之一。对人类致病的真菌多对治疗有顽固性，甚至可侵犯全身内脏，严重的可引起死亡。植物致病类真菌，传播力极强，侵染机制复杂，多难以防治。此外有些真菌寄生于粮食、饲料、食品中，能产生毒素引起中毒性真菌病。

对于病原真菌的生物特性的研究，有利于对病原真菌的致病机制进行预测，可以为真菌危害的防控和治疗提供理论依据。因此，如何对病原真菌的生物特性进行预测成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种病原真菌的代谢网络构建方法、装置、设备及存储介质，旨在解决对病原真菌的生物特性进行预测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种病原真菌的代谢网络构建方法，所述方法包括：

基于目标真菌的代谢反应，构建初始代谢网络模型，并基于所述初始代谢网络模型，构建化学计量矩阵；

基于至少一个预设约束方程，对所述化学计量矩阵进行约束，获得至少一个容许解空间；

基于预设优化函数和各容许解空间，确定各代谢物的最优通量分布，并基于所述最优通量分布，重建目标代谢网络。

进一步地，所述基于所述初始代谢网络模型，构建化学计量矩阵，包括：

基于所述目标真菌的代谢反应，确定化合物和参与所述代谢反应的代谢物的化学计量系数；

基于所述化合物和所述化学计量系数，构建所述化学计量矩阵。

进一步地，所述基于至少一个预设约束方程，对所述化学计量矩阵进行约束，获得至少一个容许解空间之前，还包括：

基于所述目标代谢网络模型中的至少一个通量，获得至少一个目标向量；其中所述目标向量与所述通量一一对应；

基于所述目标向量和所述化学计量矩阵，生成所述预设约束方程。

进一步地，所述基于至少一个预设约束方程，对所述化学计量矩阵进行约束，获得至少一个容许解空间之前，还包括：

基于预设约束条件，约束所述代谢反应中的代谢物通量，获得所述预设约束方程；其中所述预设约束条件包括物理-化学约束和环境条件约束。

进一步地，所述基于预设约束条件，约束所述代谢反应中的代谢物通量，获得所述预设约束方程，包括：

基于所述物理-化学约束，确定所述代谢反应中的代谢漏洞；

基于所述代谢漏洞，确定修补代谢反应，并基于所述修补代谢反应中的所述代谢物通量，获得所述预设约束方程。

进一步地，所述基于预设约束条件，约束所述代谢反应中的代谢物通量，获得所述预设约束方程，还包括：

基于所述环境条件约束，调整所述代谢反应方向，获得限制通量，并基于所述限制通量，获得所述约束约束方程。