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史上最完善人类新陈代谢谱系模型登上《科学》封面!支持3D交互

简介: 史上最完善人类新陈代谢谱系模型登上《科学》封面!支持3D交互
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这可能是最全面、最直观的人类新陈代谢谱系模型了。

上周,一项用计算机人类新陈代谢图谱的研究登上了《Science》封面,研究人员功过构建一个名为“Human 1”的新陈代谢模型及其配套门户网站Metabolic Atlas,系统的展示了人类新陈代谢谱系,并支持扩展和公开合作。

论文链接:

https://stke.sciencemag.org/content/13/624/eaaz1482/tab-pdf

人体新陈代谢是细胞功能不可分割的一部分,许多身体疾病比如肥胖、糖尿病、高血压、心脏病和癌症都与异常的新陈代谢状态有关。


通过筛查患者血液或尿液中的代谢物生物标志物可以诊断出其中几种疾病,最新的研究也已经探索了针对代谢过程的疾病治疗方法。

尽管许多研究者们都已经意识到了人类新陈代谢的重要性,目前也能同时测量数千种人类的代谢产物,但要全面了解人类细胞中的新陈代谢仍然具有挑战性。


通过构建基因组规模的代谢模型(GEM)是解决这一挑战的好方法,在过去的15年里,研究人员也在共同致力于开发和改善此类GEM,以促进人类新陈代谢的研究。这项工作始于Recon1EHMN,这两个模型在更新期间彼此大量整合,并已被用于研究包括营养不良,糖尿病,脂肪肝疾病和癌症等疾病。

但是目前的两个GEM还面临一些问题,包括基因、新陈代谢物和反应非标准标识符的使用;模型组件的重复;前期模型迭代中的错误;模型的更新不透明且难以协调等。

来自查尔姆斯理工大学的Jonathan L. Robinson等人通过整合和管理Recon和HMR模型谱系,开发出统一的人类GEM谱系——Human1及其配套门户网站Metabolic Atlas

Metabolic Atlas网站地址:

https://www.metabolicatlas.org/

这是一个巨大的工程,光是整合Recon和HMR两个谱系模型,就要删除8185个重复反应和3215个重复代谢物,修订2016个代谢物公式,重新建立3226个反应方程式,纠正83个反应的可逆性,以及禁用或删除576个不一致或认为不必要的的反应。

另外研究人员还完成了建立整个可交互的2D和3D的可视化模型、健康组织和肿瘤特异性模型的建立与比较、人细胞系代谢任务关键基因的预测等工作。

总之,在人类对于自身新陈代谢的研究历史上,这一成果显然对所有相关研究人员提供了一个相当全面的工具,并且这一标准化的模型还能够简单而准确地集成其他不同来源的数据库或数据集。

另外,使用公共存储库也让用户查看或下载Human1模型的管理历史,其他人也能够提交建议或更正错误,从而新的研究可以通过整个领域的努力有效地集成到模型的未来更新中。

对于研究新陈代谢的科研工作者来说,这可以说是一个福音,也可以避免许多重复的工作。

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