Nature子刊：一种三维代谢模型

　　

卢森堡系统生物医学研究中心（LCSB）的研究人员开发出了第一个人体代谢过程三维计算机模拟模型。

这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

研究人员将已有的4,000多种代谢产物的三维结构以及近13,000种蛋白质整合到现有的计算机模型中，他们还为模拟运行的模型增加了大量的遗传和化学信息。这种新的基于计算机的工具被称为Recon3D。

越来越多的研究表明了计算机模型的重要性。这种方法能使现有的知识具体化，从而帮助科学家准确地制定和有针对性的研究问题。为了创建这样的模型，研究人员分析了他们可以找到关于某个主题的所有出版物和数据库，并将这些信息输入到他们的模型中。

比如这项研究中的人体代谢研究，卢森堡大学LCSB分子系统生理学组负责人Ines Thiele教授说：“Recon3D的前身，Recon 2就是由不同领域大型研究团队组成的研究人员将大量有关人类基因组，化学代谢活动和生理特性的数据汇集在一起​​”。

人体代谢过程的计算机模型

最新计算机模型的独特之处在于整合了蛋白质和代谢物的三维结构数据。LCSB系统生物化学小组负责人Ronan Fleming博士负责将代谢物的结构数据整合到Recon3D中，他表示，“到目前为止，我们已经能够辨别出代谢反应，即物质A和B转化为物质C和D。现在，我们确切了解了每种物质由哪些原子组成，原子如何排列在原料中，以及在哪些化学反应的产物中能够找到相同的原子”。

为了达到这一目标，研究人员首先必须找出新运算方法，从文献中最准确地将分子的三维结构导入Recon3D。为此研究小组研究了一系列化学反应的起始物质的分子结构，并确定了代谢反应完成后每一个原子的分布。

然后他们测试了各种相同反应的算法，确定最佳预测能力的算法。“通过这些结果，我们能够将超过4000种代谢物非常准确的结构导入到计算机模型中。”

扩展的计算机模型

“Recon3D现在能帮助我们研究不同个体，例如帕金森患者和健康人体内不同的代谢过程，更精确，更有效，”Thiele总结说。

“Recon3D为建立细胞类型特异性模型奠定了基础，可用于模拟组织对整个器官的功能。这种方法有助于更​​好地理解病原体之间的相互作用，如细菌或病毒，以及人类宿主。”

由于Recon3D中包含代谢物和蛋白质的三维结构，因此现在有可能以原子分辨率跟踪基因突变如何影响某些疾病的发展。

原文标题：

Recon3D enables a three-dimensional view of gene variation in human metabolism