我们都知道，这种需求在某种程度上与生命的可持续性有关，但究竟是如何联系的呢?将食物转化为能量并再转化为有机化合物的任务是由我们的新陈代谢完成的，例如，它允许我们用食物作为燃料进行运动。这种神奇的发生要归功于一系列复杂的化学反应，这些化学反应将分子分解成能量，反之亦然。因此，新陈代谢是让我们的细胞“继续”并维持我们生命的东西。因此，研究新陈代谢的工作原理将使我们能够揭示维持生命的基本过程。此外，对这些过程的深入了解也可能有助于制定策略，以解决所有细胞代谢偏离其正常行为的疾病，例如癌症。

尽管人们可能会认为研究这些问题主要是一项实验任务，但我们今天有足够的计算资源和经验数据在计算机中重现生物系统，从而节省了大量的时间和金钱。这正是我们在工作中所做的:我们在计算机中模拟了一个代谢系统，并研究了它在不同情况下的行为。正如通常在科学中所做的那样，一个人首先研究一个模型系统，我们在工作中检查了减少的代谢网络大肠杆菌,一种常见于我们肠道下部的野生型细菌。就像我们一样，细菌需要“吃”，并将它们从环境中获得的营养转化为生长和能量，但与人类细胞相比，细菌是更简单的生物体，更容易研究。

虽然之前已经进行了细胞代谢的计算研究，但这些工作通常只关注一种可能的状态，即最大化生长的状态。在一个比喻中，他们只考虑了这样一种情况:吃了巧克力后，你的身体把它全部用于生长。但是，当然，根据具体情况，你的新陈代谢可能需要以其他方式利用食物，例如，将其转化为身体活动。我们的工作着眼于大肠杆菌不同生长条件下所有可能的代谢状态——我们在论文中称之为可行通量表型空间(FFP)。这个空间的完整特征为我们定量评估代谢状态之间的差异提供了一个参考框架。有了这个工具，我们就可以检查最大生长条件是否与大部分可能的状态不同。从进化的角度来看，这一发现非常有趣，因为它表明，为了获得最大的生长——这在实验中经常观察到——进化将代谢推向了代谢空间的一个相当非典型的区域。最后但并非最不重要的是，我们还能够在空间中重现和定位一些特定的代谢状态，这些状态是通过实验观察到的，而不是通过使用其他计算方法。非常有趣的是，这些状态类似于癌细胞中的代谢行为:通过在整个细胞系统水平上描述这些状态，我们的工作可能最终为如何拯救生理状态提供线索。

洛杉矶塞拉诺
ICREA研官方manbetx手机版究教授

出版

在微生物代谢通量空间中绘制高生长表型。
gell O, Massucci FA, Font-Clos F, sagusamas F, Serrano MÁ
J R Soc接口。2015年9月6日

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