Metabolic graphs, LIFE method and the modeling of drug action on Mycobacterium tuberculosis
本文作为一个框架，设计先进的模型药物对代谢的作用。药物治疗可以通过增强或抑制包括代谢网络的代谢反应来影响代谢。我们引入了\textit{metabolic graphs}的概念，这是一个具有代谢网络共同特征的超图的推广。线性通量表达（简称LIFE）是一种用于分析代谢网络和模拟虚拟患者的方法。我们扩展生命动力学与代谢图兼容，包括影响生化反应的增强子和抑制剂分子的更复杂的相互作用。我们讨论的结果，考虑网络结构所需的存在性和唯一性的平衡代谢图，并显示模拟药物作用的\textit{Mycobacterium tuberculosis}（简称MTB）
2020-03-26 q-bio.MN
A Graph-Based Approach to Analyze Flux-Balanced Pathways in Metabolic Networks
基本通量模式（EFM）是在稳态约束空间中具有最小反应集的途径。由于计算EFM的高计算复杂性，已经提出了不同的方法来找到这些通量平衡的路径。本文提出了一种基于图数据模型的有限元素模型子集的求解方法。将给定的代谢网络映射到图模型，并且可以基于代谢物及其相关反应来做出反应包含的决策。这一概念使得该方法更方便地对输出路径进行分类。所提出的方法对代谢网络的影响进行了讨论。
2018-02-04 q-bio.MN
Identification of conserved moieties in metabolic networks by graph theoretical analysis of atom transition networks
保守部分是在代谢网络的所有反应中保持完整的原子团。保守部分的鉴定使我们深入了解代谢网络的结构和功能，并促进代谢建模。所有的基团保守关系都可以表示为化学计量矩阵左零空间中的非负整数向量。存在仅基于反应化学计量来计算这样的向量的算法，但是它们的计算复杂性限制了它们对相对小的代谢网络的应用。此外，现有算法返回的向量一般不代表具有定义的原子结构的特定部分的保守性。在这里，我们表明，保守的部分的识别需要数据的反应原子映射除了化学计量。我们提出了一种新的方法来确定保守的部分在代谢网络的图论分析其基础原子过渡网络。我们的方法返回属于每个保守部分的确切原子群以及化学计量矩阵的左零空间中的相应向量。它可以实现为多项式时间算法的流水线。我们的实施在一个具有4,000多个质量平衡反应的代谢网络上在五分钟内完成。该方法的可扩展性使现有的应用程序的部分保守关系的基因组规模的代谢网络。我们还给出了新的应用程序的例子，通过阐明保守部分的原子结构成为可能。
2016-05-17 q-bio.MN
Essentiality landscape of metabolic networks
个别代谢反应的局部扰动可能导致不同程度的致死性，这取决于它们在代谢中的作用以及因其失效而引起的后续级联反应的大小。此外，个体代谢反应的必要性可能在物种内和物种间表现出很大的差异。在这里，我们量化的重要性，在数百个物种的计算增长率后，删除个人和对反应的通量平衡分析。我们发现大约10%的反应是必要的，即，没有它们，生长就会停止，而在每个物种的代谢网络中，大多数剩余的反应都是多余的。这种大规模和跨物种的研究使我们能够确定每个反应和物种的特定年龄。我们发现，当一个反应是老的，并包含在年轻的物种，反应更有可能是必不可少的。这种必要性与反应和物种的年龄的相关性可能是由于细胞代谢的进化，其中替代途径被招募，以确保重要反应在不同程度上跨物种的稳定性。
2018-10-16 q-bio.MN q-bio.QM
Control principles of metabolic networks
破译代谢的控制原则及其与其他细胞功能的相互作用是生物医学和生物技术的核心。然而，理解代谢通量的有效控制对于大规模代谢网络仍然是难以捉摸的。现有的方法要么需要指定一个蜂窝目标，或者由于计算复杂性而限于小型网络。在这里，我们开发了一个有效的计算框架，通过引入一套完整的磁通耦合关系的磁通控制。我们分析了来自所有生命王国的23个代谢网络，并确定了促进其大规模控制的驱动反应。我们发现大多数单细胞生物比多细胞生物需要更少的控制。鉴定的驱动反应在大肠杆菌中处于强转录调控下。在人类癌细胞中，驱动反应在肿瘤发展中起着关键作用，代表着潜在的治疗靶点。所提出的框架有助于我们解开复杂疾病的调控原则，并在基因调控、信号传导和代谢的界面设计新的工程策略。
2015-08-17 q-bio.MN
Conservation of high-flux backbone in alternate optimal and near-optimal flux distributions of metabolic networks
基于约束的通量平衡分析（FBA）已被证明在预测不同环境条件下代谢网络的通量分布方面是成功的。FBA找到使生物质生产率最大化的备选最优解之一。Almaas等人已经表明，通量分布遵循幂律，并且可能与大多数代谢物相关的两个反应分别最大限度地产生和消耗给定代谢物。这一观察结果导致了代谢网络中高通量骨架（HFB）的概念。在以前的工作中，HFB已经使用通过FBA获得的特定最优值进行了计算。本文研究了在给定的培养基下，E. coli和革兰氏阳性菌S.啤酒。使用通量变异性分析（FVA），我们提出了一种方法来确定反应，保证在HFB，而不考虑替代解决方案。我们发现，在E. coli中，而在S.啤酒。然而，在两种生物体中，特定的近最佳状态的HFB在交替的近最佳状态之间显示出较大的变化。我们证明了HFB中的保守反应集与本质反应和唯一消耗（UC）和唯一产生（UP）的反应有很大的重叠.我们的研究结果表明，代谢网络的结构在接近最佳的流动模式中具有高度的冗余性和可塑性，从而增强了系统在给定环境条件下的鲁棒性。
2009-05-17 q-bio.MN
Low Degree Metabolites Explain Essential Reactions and Enhance Modularity in Biological Networks
最近，人们对在生物体的遗传和代谢网络水平上识别模块以及识别生物体所必需的单个基因和反应产生了很大的兴趣。计算和系统生物学的一个目标是超越识别，以特定的结构或进化约束来解释特定的模块和必需基因和反应。在E. coli、S. cerevisiae和S.在金黄色葡萄球菌中，我们鉴定了具有低连接度的代谢物，特别是那些仅在单个反应中产生和/或消耗的代谢物。使用FBA，我们还确定了这些代谢网络中生长所必需的反应。我们发现，在这些网络中确定为必不可少的大多数反应原来是那些涉及生产或消费的低度代谢产物。将图论方法应用于这些代谢网络，我们确定了这些低级代谢物的连接簇。在E.大肠杆菌中的酶被正确地预测为催化这些簇的反应的酶。我们独立地确定了通量完全相关的反应簇。我们发现，后者的“功能集群”的组成也在很大程度上解释了在这些生物体中的每一个低程度的代谢物的集群。我们的发现意味着大多数重要的代谢反应可以被一种或多种低级代谢物标记。这些反应是必不可少的，因为它们是产生或消耗各自标记代谢物的唯一途径。此外，通量强相关的反应可以被认为是由这些低级代谢物“粘在一起”。
2005-10-21 q-bio.MN
Flux networks in metabolic graphs
代谢模型可以表示为包括链接的反应和代谢物节点的二分图。在这里，它示出了如何保守的通量网络可以分配到这样的图的边缘相结合的反应通量与保守的代谢物的性质，如分子量。一个类似的通量网络可以通过结合原始和对偶解决方案的线性规划问题，通常出现在基于约束的建模。这样的构造可能有助于复杂代谢网络中的通量分布的可视化。该分析还解释了代谢物影子价格（双线性规划变量）和保守的代谢物特性之间的强相关性。该方法被应用到大肠杆菌，酿酒酵母，和甲烷八叠球菌最近的代谢模型。详细的结果报告为E。大肠杆菌;其他微生物也有类似的结果。
2009-09-28 q-bio.MN
Detecting the Escherichia coli metabolic backbone
存在于单一通量状态内的代谢网络中的反应通量的异质性可以被利用来构建所谓的骨架作为代谢的简化版本。主链保持所有产生或消耗代谢物的显著通量，同时显示出显著减少的互连数量，因此，它成为提取主要代谢途径的有用工具。在这里，我们公开了代谢骨干大肠杆菌使用计算预测的流量，最大限度地提高在葡萄糖基本培养基中的生长速度，我们比较它的骨干肺炎支原体，一个简单得多的有机体。我们发现，在这两个骨干的中央核心主要是由古老的途径，目前仍然发挥着关键作用的能量代谢的反应。在大肠在大肠杆菌中，对主链的分析表明，核苷酸的合成和脂质的代谢形成了更小的核心，这些核心严重依赖于能量代谢;但反之亦然。与此同时，这一骨干媒体组合物的依赖性的分析导致识别对环境变化敏感的途径。因此，生物体的代谢骨架有助于同时追踪其进化和适应指纹。
2016-02-21 q-bio.MN
Why Optimal States Recruit Fewer Reactions in Metabolic Networks
一个活细胞的代谢网络涉及几百或几千个相互联系的生化反应。先前的研究表明，在现实条件下，这些反应中只有一小部分在任何给定的细胞中同时活跃。这部分取决于养分的可利用性，但也强烈依赖于代谢功能和网络结构。在这里，我们建立严格的界限表明，活跃的反应的分数是较小的（而不是较大的）在代谢网络进化或工程优化特定的代谢任务，我们表明，这在很大程度上是由网络中的化学不可逆反应的存在下确定的。我们还表明，由不可逆性确定的一定数量的反应的失活可以产生通过网络传播的二级反应失活的级联。数学结果补充与大肠杆菌和人类细胞的代谢网络的数值模拟，这表明，违反直觉，即使在网络中的总反应通量的最大化，导致活性反应的数量减少。
2012-06-04 cond-mat.dis-nn nlin.AO q-bio.MN
Theoretical estimation of metabolic network robustness against multiple reaction knockouts using branching process approximation
在我们以前的研究中，我们表明，分支过程近似是有用的估计代谢的鲁棒性，使用影响度测量。通过应用随机家庭森林理论，我们在这里扩展的分支过程近似考虑敲除{ \it多}反应，灵感来自最近的计算和实验研究报告的多个敲除的重要性。此外，我们提出了一个更好的定义，每个反应节点的后代的数量，允许作为一个单一的敲除的结果获得的影响程度分布的改进估计。重要的是，我们提出的方法也适用于多次敲除。理论预测与实际代谢网络数值模拟结果的比较表明，基于随机家族森林模型的多反应敲除影响度分布估计方法是有效的.
2013-07-18 physics.data-an q-bio.MN
Accelerating flux balance calculations in genome-scale metabolic models by localizing the application of loopless constraints
背景资料：基因组尺度的代谢网络模型和基于约束的建模技术已成为分析细胞代谢的重要工具。热力学不可行循环（TIC）导致的代谢通量范围不受限制是经常遇到的问题。TIC满足质量平衡和方向性约束，但违反热力学第二定律。目前的做法涉及实施额外的约束，以确保不仅是最佳的，但也无环通量分布。然而，需要解决的混合整数线性规划问题在计算上变得难以处理的基因组规模的代谢模型。结果：我们的目的是确定所需的最少的约束条件下，无循环的要求，足以达到最优。我们发现，只有共享基本通量模式代表TIC与反应的目标函数的一部分的反应，需要无环约束。我们提出了本地化的无环约束（LLC）的概念，以执行这一最小的无环约束的要求。通过结合最小零空间计算的新程序，与原始无环约束相比，无环通量变化分析的计算时间减少了10-150倍，与目前最快的方法Fast-SNP相比减少了4-20倍，并且百分比改进随着模型大小而增加。重要的是，LLC提供了一种可扩展的策略，用于以前不可行的非常大尺寸（例如>104个反应）的多室/多生物体模型的无环通量计算。Matlab函数可在https://github.com/maranasgroup/lll-FVA上获得。
2017-11-11 q-bio.MN
Environmental versatility promotes modularity in genome-scale metabolic networks
模块在生物网络中的普遍存在可能是由于模块化组织的进化优势。例如，模块化可以增加适应性进化的速率，因为模块可以容易地组合成可以有益于它们的运营商的新布置。相反，模块化可能是某些特性的副产品。我们在这里问，最后一种情况是否可能在基因组规模的代谢网络中发挥作用，这些网络需要在一种或多种化学环境中维持生命。对于这样的网络，我们将网络模块定义为完全耦合的反应的最大集合，即，其通量只能以固定的比例变化。该定义通过利用反应之间的功能联系克服了纯粹基于图的代谢分析的局限性。如果一个代谢网络能从环境中的营养物质合成生物体的所有生物质化合物，我们就称它在给定的化学环境中是可行的。如果一个有机体能在许多不同的化学环境中维持生命，那么它的新陈代谢就具有高度的多样性。我们在这里要问的是，多功能性是否会影响代谢网络的模块化。
2011-08-24 q-bio.MN
Spontaneous Reaction Silencing in Metabolic Optimization
单细胞生物体的代谢反应通常被观察到在某些情况下变得异常或甚至不能进行活性。然而，与这种行为相关的机制以及条件和表型的范围仍然知之甚少。在这里，我们预测计算和分析，任何生物体进化到最大限度地提高生长速度，ATP生产，或任何其他线性函数的代谢通量往往显着减少活跃的代谢反应的数量相比，典型的非最佳状态。减少的数量在所研究的微生物物种中似乎是恒定的，并且仅略大于生物体生长所需的最小数量。我们发现，这种大规模的自发反应沉默是由大部分代谢反应的不可逆性引发的，并通过网络传播作为一个级联的不活动。我们的研究结果有助于解释现有的细胞内通量测量和潜在途径的使用实验数据，为微生物进化，鲁棒性和执行特定生化任务的多功能性提供新的线索。特别是，最佳反应活性的鉴定为最近提出的用于代谢功能的合成恢复的有趣的基于敲除的方法提供了严格的基础。
2009-01-16 cond-mat.dis-nn q-bio.CB q-bio.MN
Scale-rich metabolic networks: background and introduction
最近的进展已经澄清了许多功能的全球架构的生物代谢网络，具有高度组织和优化的公差和权衡（HOT）的功能要求的灵活性，效率，鲁棒性和可进化性，与约束的能量守恒，氧化还原，和许多小的部分。这种架构的一个后果是高度结构化的模块化，是自相异和规模丰富，具有极端的低和高的变异性，包括幂律，在代谢物和反应程度分布。本文阐述了这些功能，使用化学计量学的代谢网络在细菌中，和一个简单的模型的抽象代谢。
2004-10-07 q-bio.MN
Genotype networks, innovation, and robustness in sulfur metabolism
代谢网络是一个复杂的系统，它包括数百个化学反应，这些反应从生物体环境中的化学物质合成生物质分子。任何一个生物体的代谢网络都是由代谢基因型编码的，代谢基因型由一组酶编码基因定义，这些基因的产物催化网络的反应。每个代谢基因型具有代谢表型，例如在化学元素和能量的不同来源的光谱上合成生物质的能力。硫代谢是研究代谢网络演化的一个很有吸引力的方面，因为它涉及的反应比碳代谢少得多。具体来说，我们研究所有可能的代谢基因型的空间的属性，并分析不同数量的硫源上可行的随机代谢基因型的属性。我们发现，具有相同表型的代谢基因型形成大的连接基因型网络，通过代谢基因型空间延伸很远。它们通过这个空间到达的距离是这种网络中超必要反应数量的线性函数，即在具有相同表型的所有网络中发生的反应数量。我们发现，任何基因型网络的不同社区都有非常不同的新表型，代谢创新可以在新的硫源上维持生命。我们还分析了进化群体的代谢网络，以探索新的代谢表型的能力。基因型网络的存在促进了这种能力，因为这些网络的不同邻域包含非常不同的新表型。与大分子相比，表型稳健性可能有助于表型创新，我们表明，在这里获得新表型的能力并不单调增加稳健性。
2010-10-05 q-bio.MN q-bio.PE
A generalizable framework for unlocking missing reactions in genome-scale metabolic networks using deep learning
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Central South University（中南大学）；Peking University（北京大学）；Yangtze Delta Region Institute, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学长三角研究院）；National Technology Innovation Center of Synthetic Biology（国家合成生物技术创新中心）；Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院深圳先进技术研究院）
研究提出深度学习工具CLOSEgaps，将补缺问题建模为超图中的超边预测问题，通过学习超拓扑特征识别缺失反应，在多种GEMs中准确填补超96%缺口并显著提升表型预测和代谢物生产能力。
2024-09-20 cs.AI q-bio.MN
Sensitivity of metabolic networks: perturbing metabolite concentrations
灵敏度研究网络对扰动的响应。我们考虑局部扰动的浓度的代谢物在平衡。我们调查的网络中的反应，代谢物的浓度和反应通量。我们的方法纯粹是定性的，而不是定量的。事实上，我们的分析仅仅基于反应网络的化学计量，我们不需要任何关于反应速率的定量信息。相反，这种描述仅用代数术语进行，所需的唯一数据是网络结构。生物学应用包括代谢控制和网络重建。
2020-12-19 math.DS q-bio.MN
Structural thermokinetic modelling
如果动力学常数未知，将代谢网络转化为动力学模型是困难的。结构动力学模型（SKM）用独立的随机数代替反应弹性。在这里，我提出了一个变量，占可逆反应和热力学：在结构热动力学建模（STM），相关的弹性计算从酶的饱和值和热力学力，这是物理上独立的。STM依赖于一种依赖模式，在这种模式中，基本变量可以被采样、拟合到数据或优化，而所有其他变量都是从它们中计算出来的。依赖模式中的概率分布定义了一个模型集合，即使数据稀缺，也会导致概率预测。STM强调了生物变量的变异性、依赖性和协方差的重要性。通过选择或采样基本变量，我们可以将代谢网络转化为具有一致可逆速率定律的动力学模型。从这些模型中获得的代谢控制系数可以告诉我们代谢动力学，包括对扰动的响应和最佳适应，以及酶协同作用，代谢物相关性和化学噪声引起的代谢波动。通过比较具有不同网络结构、通量、热力学力、调节或速率定律类型的模型变体，我们可以量化这些模型特征的影响。为了展示STM，我研究代谢控制，代谢波动和酶的协同作用，以及它们如何被热力学力量塑造。热力学可以用来获得更精确的预测流量控制，酶的协同作用，相关的流量和代谢物的变化，以及代谢噪音的出现和传播。
2022-03-07 q-bio.MN
Genotype networks in metabolic reaction spaces
背景：代谢基因型包括生物体可以通过其基因组中编码的酶催化的所有化学反应。如果一个基因型能够产生生物体生存和繁殖所需的所有生物质成分，那么它在给定的环境中是可行的。以前的工作主要集中在单个基因型的属性，而很少有人知道如何基因组规模的代谢网络与一个给定的功能，可以改变他们的反应内容。结果：我们在这里的特征空间，这样的基因型。具体来说，我们研究代谢基因型，其表型是在最小的化学环境中的生存能力，不同的唯一碳源。我们发现，无论在代谢基因型的反应的数量，一个给定的表型的基因型通常形成巨大的，连接的，和非结构化的集-基因型网络-几乎跨越整个基因型空间。在这样的空间中，代谢表型对随机反应去除的鲁棒性具有高平均值的窄分布。不同的碳源在其基因型网络中的代谢基因型的数量上不同;随着基因型需要在增加数量的碳源上存活，该数量减少，但比在不同化学环境中独立使用代谢反应少得多。结论：我们的工作表明，表型保留基因型网络具有通用的组织属性，这些属性是不敏感的代谢基因型中的反应的数量。
2010-04-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
Comment on "Regularizing capacity of metabolic networks"
在最近的一篇论文中，Marr、Muller-Linow和Hutt [Phys.Rev.E75，041917（2007）]研究了代谢网络上的人工动态系统。他们发现，与参考模型的网络相比，这个动态系统在真实网络中的时间演化不那么复杂。作者认为，这表明代谢网络结构是生化稳态稳定性背后的主要因素。我们使用一个动态系统模拟实际反应动力学来重新分析同类数据。从我们的分析中得出的关于稳定性的结论与Marr等人的结论不一致。我们认为，这个问题需要更详细的建模。
2008-02-06 q-bio.MN
Combinatorial results for network-based models of metabolic origins
生命起源的关键一步是原始新陈代谢的出现。这需要形成一个既自我维持又集体自催化的化学反应子集。一个通用的理论来研究这样的过程（称为“RAF理论”）提供了一个精确的和计算有效的方法来解决这些问题，无论是在模拟数据和实验室研究。这一理论的经典应用之一（产生于斯图尔特考夫曼的开创性工作，在20世纪80年代）涉及网络的聚合物下的裂解和连接反应，在本文的第一部分，我们提供了第一个确切的描述下的各种模型假设的反应的数量。早期研究的结论依赖于近似或渐近计数，我们表明，精确计数导致类似的（虽然不总是相同的）渐近结果。在本文的第二部分中，我们解决了一些问题，在最近的论文中提出的计算复杂性的一些关键问题，在RAF理论。特别是，虽然有一个快速算法来确定催化反应网络是否包含一个既自我维持又自我催化的子集（如果是，找到一个），但确定是否存在满足某些附加约束的集合是NP完全的。
2019-10-20 q-bio.MN
Recovering Metabolic Networks using A Novel Hyperlink Prediction Method
研究代谢网络对许多领域都至关重要，如新药和生物燃料。对于生物学家来说，一个关键的挑战是，许多反应是不切实际的或昂贵的，通过实验来发现。我们的任务是恢复缺失的反应。通过利用问题的结构，我们模型的反应恢复作为一个超链接预测问题，其中每个反应被视为一个超链接连接其参与顶点（代谢物）。与传统的两个节点形成链接的链接预测问题不同，超链接可以涉及任意数量的节点。由于超链接的基数是可变的，现有的分类器的基础上，一个固定数量的输入功能变得不可行。传统的方法，如共同邻居和Katz指数也不适用，因为它们仅限于两两相似。在本文中，我们提出了一种新的超链接预测算法，称为矩阵提升（MATBoost）。MATBoost通过迭代完成匹配优化，在关联空间和邻接空间中联合进行推理。我们进行了大量的实验，以表明MATBoost实现了最先进的性能。对于一个包含1805个代谢物和2583个反应的代谢网络，我们的算法可以成功地从400个缺失的反应中恢复近200个反应。
2016-11-21 cs.SI q-bio.MN
Global organization of metabolic fluxes in the bacterium, Escherichia coli
细胞代谢是成千上万种代谢底物通过酶催化的生化反应相互转化的过程，是研究最多的复杂的细胞间分子相互作用网络。虽然个体反应到代谢网络的拓扑组织越来越好地理解，在不同的生长条件下，它们的全局功能利用的原则提出了许多悬而未决的问题。我们实现了一个通量平衡分析的E。大肠杆菌MG 1655代谢，发现网络利用是高度不均匀的：虽然大多数代谢反应有小通量，代谢的活动是由几个反应具有非常高的通量占主导地位。E.大肠杆菌通过重组主要在该高通量主干内的选择通量的速率来响应生长条件的变化。所确定的行为可能代表了所有细胞中代谢活动的普遍特征，对代谢工程具有潜在的影响。
2004-02-28 cond-mat.dis-nn q-bio.CB q-bio.MN
Mass Conservation And Inference of Metabolic Networks from High-throughput Mass Spectrometry Data
我们提出了一个步骤，从代谢分析数据，如质谱的细胞代谢反应网络的代谢组范围的计算推理。重建的基础上确定的不可约的统计之间的相互作用的代谢物的活动，使用ARACNE逆向工程算法和约束可能的代谢转化，以满足质量守恒。由此产生的算法进行验证合成数据从一个简化的计算模型大肠杆菌代谢。常规观察到用于鉴定完整代谢反应的准确率超过50%，并且还观察到超过20%的召回率。
2010-07-06 q-bio.MN q-bio.QM
Reply to ''Comment on 'Regularizing Capacity of Metabolic Networks' ''
在最近的一篇论文[C。Marr，M. Mueller-Linow和M. T. Huett，Phys.Rev.E75，041917（2007）]，我们讨论了与随机对应物相比，真实代谢网络拓扑结构正则化复杂二元动力学的显著潜力。在他们的评论[P.霍姆和M。Huss，arXiv：0705.4084v1]，Holme和Huss批评了我们的方法，并用更现实的动力学重复了我们的研究，其中程式化的反应动力学是在成对反应集上实现的。作者发现从代谢网络和随机化对应物重建的反应集之间没有动态差异。我们重现作者的观察，并发现他们的算法导致一个动态的碎片，从而消除了包含在图中的拓扑信息。因此，他们的方法不能排除代谢网络的拓扑结构和稳态的普遍存在之间的联系。
2007-09-06 nlin.CG q-bio.MN
Slave nodes and the controllability of metabolic networks
最近关于合成拯救的工作表明，特定代谢基因的靶向缺失通常可用于拯救否则不能存活的突变体。这就提出了一个基本的生物物理学问题：通过限制网络中一个或多个反应的通量，可以在多大程度上控制一个大型代谢网络的全细胞行为？这涉及到这样一个网络所包含的自由度的数量的问题。使用大肠杆菌的代谢网络作为模型系统，在这里，我们从理论上解决这个问题，探索不仅反应缺失，但也是一个连续的所有可能的反应表达水平。我们表明，代谢网络的行为可以在很大程度上操纵的钉扎表达的一个单一的反应。特别是，代谢反应的相关部分表现出渠道化的相互作用，因为一个反应通量的规格确定细胞生长以及最佳稳态下的大多数其他反应的通量。因此，单个反应的活性可用作监测和可能控制细胞生长和其他全细胞行为的替代物。除了它的影响，控制过程的研究，我们的方法提供了一种新的方法来研究如何集成动态的整个代谢网络出现从其组成部分的协调行为。
2009-11-29 cond-mat.dis-nn physics.bio-ph q-bio.MN
Functional classification of metabolic networks
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种基于Grassmann距离的代谢网络分类方法，用于比较生物体的代谢特征，揭示代谢距离与系统发育距离的差异，展示了其在多种化学反应系统中的应用潜力。
2026-01-07 physics.bio-ph q-bio.MN
A statistical mechanics description of environmental variability in metabolic networks
在活细胞内发生的许多化学反应是不可逆的。由于进化的压力，这些系统中允许的反应数量受到高度限制，因此产生的代谢网络显示出相当大的不对称性。在本文中，我们探讨了可能的进化因素有关的减少对称性在这些网络中观察到的，并展示了重要的作用，环境的变化在塑造他们的结构组织。将可回复性指数解释为与假设参考系统平衡的反应网络的平衡常数，使我们能够量化代谢网络处于不平衡的程度。此外，通过引入一个新的有向中心性措施，通过扩展的子图中心性度量有向网络，我们能够通过他们的参与代谢途径中的单个代谢物。为了证明这些想法，我们研究了116个细菌的代谢网络。特别是，我们发现，代谢网络的平衡常数显着降低与细菌栖息地的变化，支持环境的变化促进这些生化反应系统内的不平衡的观点。
2013-03-01 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
The Activity Reaction Core and Plasticity of Metabolic Networks
了解系统水平的适应性变化发生在一个有机体在响应环境的变化是当代生物学的一个关键问题。目前的建模方法，如基于约束的通量平衡分析（FBA）已被证明是非常成功的分析细胞代谢的能力，包括其能力，预测删除表型，代谢反应的相对通量值的计算能力和交替的最佳生长状态的属性。在这里，我们使用FBA来彻底评估大肠杆菌，幽门螺杆菌和酿酒酵母在30，000个不同的模拟环境中的代谢活性。我们确定了一组代谢反应，形成一个连接的代谢核心，在所有的生长条件下进行非零通量，其通量变化是高度相关的。此外，我们发现，催化核心反应的酶比催化非核心反应的酶表现出相当高的表型必要性和进化保守性。细胞代谢的特点是围绕一个进化保守的始终活跃的代谢核心组织了大量的物种特异性条件活性反应。最后，我们发现目前大多数干扰细菌代谢的抗生素都靶向核心酶，这表明我们的研究结果可能对抗菌药物靶点发现具有重要意义。
2006-01-24 cond-mat.dis-nn q-bio.CB q-bio.MN
Reaction Network Analysis of Metabolic Insulin Signaling
绝对浓度鲁棒性（ACR）和协调性是化学反应网络理论中鲁棒性和稳定性理论的新概念。在本文中，我们扩展了Shinar和Feinberg的反应网络分析方法的基础上分解反应网络的最新进展，胰岛素信号系统。我们已经表明，网络与20种，35个配合物，和35个反应是一致的，这意味着在每个化学计量相容性类最多一个正平衡。我们已经得到了系统的最好的独立分解，由10个子网络，其中粗揭示了三个子网络，不仅功能上，而且结构上的重要性。利用网络的亏损导向粗化，我们已经开发出一种方法来确定整个网络的正平衡。我们的分析还表明，该系统有8个物种的ACR都来自一个亏零子网络。有趣的是，我们已经表明，对于一组速率常数，胰岛素调节的葡萄糖转运蛋白GLUT 4（在葡萄糖能量代谢中很重要）具有稳定的ACR。
2022-09-13 math.AG q-bio.MN
Branching process approach for Boolean bipartite networks of metabolic reactions
分支过程（BP）方法已经成功地解释了复杂网络中的雪崩动力学。然而，它的应用主要集中在单部网络，其中所有节点都是相同的类型。在这里，出于需要了解代谢网络中的雪崩动力学，我们将BP方法扩展到由布尔AND和OR逻辑门组成的特定二分网络。通过整合出或门，将二分网络简化为单分网络，并获得剩余与门的有效分支比。然后将标准BP算法应用于简化后的网络，得到了雪崩的大小分布。我们测试的BP结果与模型网络和两个微生物代谢网络的模拟，证明了BP方法的实用性。
2012-08-24 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
Correlation-enhanced viable core in metabolic networks
本研究通过将代谢反应和化合物划分为可行与不可行，在数千物种的二分代谢网络中识别出“可行核心”，发现其规模因正度-度相关性而显著大于随机网络，并阐明了该相关性的进化起源。
2024-01-05 physics.bio-ph q-bio.MN q-bio.PE
A system-wide network reconstruction of gene regulation and metabolism in Escherichia coli
基因组尺度的代谢模型已经成为研究代谢原理的基本工具。然而，代谢的特征不仅在于潜在的生化反应和催化酶，而且还受到调节事件的影响。自从Covert和同事以及Shlomi和同事的开创性工作以来，人们一直在争论调节和代谢如何协同表征连贯的细胞状态。第一种方法从代谢模型开始，通过调节催化酶的编码基因来扩展代谢模型。到目前为止，生物信息学数据库原则上允许解决在系统范围内整合调节和代谢的挑战。从几个数据库收集信息，我们提供了一个网络表示的集成基因调控和代谢系统的大肠杆菌，包括主要的细胞过程，从代谢过程通过蛋白质修饰的各种监管事件。除了转录调控，我们还考虑到翻译，酶活性和反应的调节。我们的网络模型提供了新的拓扑特征的系统组件的基础上，他们在网络中的位置。我们发现，网络特征表明，表示的集成系统作为三个网络域（监管，代谢和接口网络），而不是两个。这种新的三域表示揭示了具有已知高功能相关性的组件的结构中心性。这个集成的网络可以作为一个平台，了解相干的细胞状态作为活跃的子网络，并阐明代谢和基因调控之间的交叉效应。
2018-03-13 q-bio.MN
Metabolic robustness and network modularity: A model study
[背景]一些研究提到了网络模块性-网络可以很容易地分解为内部密集连接和彼此之间弱连接的子图-作为影响代谢鲁棒性的因素。在本文中，我们直接在一个新陈代谢模型系统中测量网络模块性和鲁棒性的几个方面之间的关系。[方法/主要发现]通过使用一个模型来生成化学反应系统，其中可以调整网络模块化，我们发现，鲁棒性随着代谢物浓度变化的模块化而增加，而随着酶表达的变化而减少。同样的模块化比例也适用于扰动后的弛豫速度。[结论/意义]模块性不是使代谢或多或少稳健的一般原则;这个问题需要针对系统的不同类型的扰动来具体解决。
2010-12-20 q-bio.MN
Atmospheric reaction systems as null-models to identify structural traces of evolution in metabolism
新陈代谢是生物体生物复杂性背后的发动机。描述其大规模结构的一个问题是，很难知道将其与什么进行比较。所有的化学反应系统都是由相同的物理学塑造的，这些物理学赋予了分子稳定性和反应亲和力。这些基本因素不能被基于随机化的标准零模型捕获。生物体代谢的独特性质是，它在某种程度上是由一种受进化影响的酶机制控制的。在本文中，我们探讨了行星大气的反应系统可以作为一个零模型，我们可以定义代谢结构和跟踪进化的影响的可能性。我们发现，这两种类型的数据可以区分其各自的度分布。当观察反应网络的度分布（如果它们涉及相同的分子物种，则相互连接的反应）时，这一点尤其明显。对于地球的大气网络和人类的代谢网络，我们将更详细地研究这种偏离的潜在解释。然而，我们无法确定造成差异的单一原因，而是有几个并发因素。通过研究与代谢的模块功能组织相关的量，我们证实代谢网络具有比大气网络更复杂的模块组织，但并不比大气网络复杂得多。我们将代谢的更多样化的模块化排列解释为进化功能的痕迹。另一方面，这两种网络的结构非常相似，这强调了分子化学性质的约束对形成反应系统的影响比自然选择更大。
2011-05-07 q-bio.MN
The MetaboX library: building metabolic networks from KEGG database
在代谢组学的许多关键应用中，如毒理学或营养基因组学，人们感兴趣的是分析和检测代谢过程中的变化，通常以途径的形式表示。作为一种替代办法，更广泛的视角将使调查人员能够更好地了解不同进程中实体之间的关系。因此，将一个可能的扰动与几个已知过程联系起来是这一研究领域的一种新方法。我们建议使用的反应物，酶和代谢物的代谢网络表示。为了模拟这些系统，可以描述酶和代谢物之间的反应和关系。通过这种方式，分析某些代谢物或酶的变化对不同过程的影响更容易理解，检测和预测。结果：我们发布了MetaboX库，这是一个开源PHP框架，用于从一组化合物开发代谢网络。该库使用存储在Kyoto Encyclopedia for Genes and Genomes（KEGG）数据库中的数据，并使用其REST风格的应用程序编程接口（API）和方法来增强对KEGG Web服务返回的信息的操作。MetaboX库包括提取有关感兴趣资源（例如代谢物，反应和酶）的信息以及构建反应物网络，二分酶-代谢物和单分酶网络的方法。这些网络可以以不同的格式导出，以便使用标准工具进行数据可视化。作为一个案例研究，从糖酵解途径的一个子集建立的网络进行了描述和讨论。结论：使用这样的库的优点意味着能够用由代谢物KEGG ID的集合表示的很少的起始信息对复杂系统进行建模。
2014-07-16 q-bio.MN
Clustering under the line graph transformation: Application to reaction network
许多真实网络可以理解为两个具有两种节点的互补网络。这是代谢网络的情况，其中第一个网络以化合物为节点，第二个网络以反应为节点。第二网络可以通过称为线图变换的技术（即，初始网络中的边被变换成节点）。最近，代谢网络的主要拓扑性质已被适当地描述的层次模型。在我们的工作中，我们将线图变换应用于分层网络，并计算变换后的网络的聚集系数$C(k)$，其中$k$是节点度。对于初始分层网络，$C(k)$遵循缩放律$C(k)\sim k^{-1.1}$，而对于变换后的网络，$C(k)$的缩放弱于$k^{0.08}$。这些结果表明，反应网络可以被识别为度独立的聚类网络。
2004-08-18 q-bio.MN
On the role of conserved moieties in shaping the robustness and production capabilities of reaction networks
我们研究了一个简化的，可解的模型，一个完全连接的代谢网络与约束淬火无序模仿守恒定律的化学计量化学反应。在一个自旋玻璃类型的方法，我们表明，在存在一个保守的代谢池的通量状态对应于最大的增长是固定的独立的池的大小。此外，与无约束网络的情况不一致，最佳通量配置的体积仍然有限，这表明化学计量约束所施加的挫折，同时降低增长能力，赋予系统的鲁棒性和灵活性。这些结果有一个明确的生物学解释，并提供了一个基本的，充分的分析解释最近观察到的功能，在真正的代谢网络。
2008-10-29 cond-mat.dis-nn q-bio.MN
Network-based confidence scoring system for genome-scale metabolic reconstructions
复杂生物网络重建的可靠性仍然是一个问题。虽然观测结果越来越精确，但数据收集过程仍容易出错，证据显示出不一致的确定性。在代谢网络的情况下，目前采用的置信度评分系统根据表示不同水平的实验证据或基于模型的可能性的离散化的小标签集对反应进行评级。在这里，我们提出了一个基于计算网络的反应评分系统，利用复杂的层次结构和统计的代谢网络作为一个二分图。我们用大肠杆菌代谢的例子来说明我们的方法。我们的模型根据观察结果进行调整，以获得单个代谢产物-反应对之间的连接概率，并且在验证后，我们整合单个链接信息以评估每个反应在概率方面的可靠性。这种基于网络的评分系统打破了目前采用的分数的简并性，能够进一步确认建模结果，揭示可能在功能上或进化上重要的非常具体的反应，并确定突出的实验目标以供进一步验证。鉴于许多生物相互作用的自然网络双偶性，我们预见了我们的方法的广泛潜在应用。
2010-08-18 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph q-bio.MN
The solution space of metabolic networks: producibility, robustness and fluctuations
通量分析是一类研究生化反应网络的基于约束的方法：它们基于确定与给定的化学计量和热力学约束相容的反应通量配置。其主要应用领域之一是细胞代谢网络的研究。我们简要地和选择性地回顾了这个问题的主要方法，然后，在最近的工作的基础上，我们提供了一个表征的生产能力的代谢网络的细菌大肠杆菌在一个指定的生长介质中的可生产的生化物种。虽然一个强有力的和具有生理意义的生产概况（包括生物质成分、生物质产品、废物等）已清楚地显现出来，潜在的制约因素仍然允许甚至ATP等关键代谢物的显著波动，因此，显然为非常不同的增长情景奠定了基础。
2010-02-02 cond-mat.dis-nn q-bio.MN
Stochastic fluctuations in metabolic pathways
活细胞中分子丰度的波动可能会影响其生长和健康。对于调节分子（例如，信号蛋白或转录因子），其表达的波动可影响网络中下游靶标的水平。在这里，我们开发了一个分析框架，以研究分子网络中的噪声相关现象。具体来说，我们专注于代谢网络，这是高度相互联系的，和噪声属性可能会限制其结构和功能。的动力学之间的类比的线性代谢途径和完全可溶的线性代谢网络，或者，一个质量传递系统，我们推导出大量的结果关于波动的中间代谢产物在各种常见的图案的代谢网络。对于所有，但一种情况下检查，我们发现在不同节点的路径的稳态波动是有效的不相关。因此，酶水平的波动只影响局部性质，不会传播到其他地方进入代谢网络，中间代谢物可以自由地由不同的反应共享。我们的方法可能适用于研究具有更复杂拓扑结构的代谢网络，或受类似生化反应支配的蛋白质信号网络。代谢数据的生物信息学分析的可能影响进行了讨论。
2007-04-13 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Sign-sensitivity of metabolic networks: which structures determine the sign of the responses
代谢紊乱是普遍存在的。了解和控制它们对代谢网络的影响的一个核心工具是敏感性分析，它研究网络如何响应外部扰动。我们在这里遵循的结构方法：分析是基于网络的化学计量，它不需要任何定量的反应速率的知识。我们认为扰动的反应速率和代谢物浓度，在平衡，我们调查的网络中的响应。对于一般的代谢系统，本文着重于反应的符号，即反应是正的、负的还是其符号取决于系统的参数。特别是，我们确定和描述的子网络，是主要的球员在标志的描述。这些子网络与化学计量矩阵的某些核向量相关联，因此与所选动力学无关。
2021-11-25 math.DS q-bio.MN
A Topology-Based Machine Learning Model Decisively Outperforms Flux Balance Analysis in Predicting Metabolic Gene Essentiality
本文提出基于代谢网络拓扑特征的 RandomForestClassifier，用于预测大肠杆菌核心网络的基因必需性，并证明其显著优于传统 FBA。
2025-07-27 q-bio.MN
Fast Reconstruction of Compact Context-Specific Metabolic Network Models
研究生物细胞或组织的系统方法越来越依赖于使用特定环境的代谢网络模型。从高通量数据重建这样的模型通常涉及在不同条件下的大量测试和广泛的参数调整，这需要快速算法。我们提出了FASTCORE，一种通用算法，用于从全球基因组范围的代谢网络模型（如Recon X）重建特定于上下文的代谢网络模型。FASTCORE将已知在感兴趣的上下文中活跃的反应的核心集合（例如，细胞或组织），并且它搜索包含来自核心集合的所有反应和附加反应的最小集合的全局网络的通量一致子网络。我们的关键观察是，最小的一致性重建可以通过一组稀疏模式的全球网络来定义，FASTCORE通过一系列线性规划迭代计算这样的集合。肝脏数据上的实验表明，几个数量级的加速，并显着更紧凑的重建，在一个主要的竞争对手的方法。由于其简单性和优异的性能，FASTCORE可以形成许多未来代谢网络重建算法的骨干。
2013-11-23 cs.CE math.OC q-bio.MN
Flux-dependent graphs for metabolic networks
细胞适应它们的代谢流以响应环境的变化。我们提出了一个框架的系统建设的通量为基础的图形来自生物体范围的代谢网络。我们的图通过代表从源到目标反应的代谢物流的边缘编码代谢通量的方向性。该方法可以应用在一个特定的生物背景下，通过模拟通量的概率，或可以定制不同的环境条件下，通过纳入通量分布计算通过基于约束的方法，如通量平衡分析。我们说明了我们的方法对大肠杆菌的中心碳代谢和人类肝细胞的代谢模型。在各种环境条件和遗传扰动下的通量依赖图表现出其拓扑结构和群落结构的系统性变化，这些变化捕获了代谢通量的重新路由以及特定反应和途径的不同重要性。通过整合网络科学中基于约束的模型和工具，我们的框架允许在标准途径描述之外的系统水平上研究特定于环境的代谢反应。
2018-03-28 cs.SI physics.soc-ph q-bio.MN
Multiscale metabolic modeling of C4 plants: connecting nonlinear genome-scale models to leaf-scale metabolism in developing maize leaves
C4植物，如玉米，将二氧化碳集中在其叶片静脉周围的专门隔室中，以提高二氧化碳同化的效率。二氧化碳和氧气水平与反应速率之间的非线性关系是其生理学的关键，但不能用基于约束的代谢建模的标准技术来处理。我们证明，将这些关系作为反应速率的约束条件，并解决由此产生的非线性优化问题，产生现实的预测C4系统对环境和生化扰动的响应。使用一个新的基因组规模的玉米代谢重建，我们建立了一个18000反应，非线性约束模型描述叶肉和束鞘细胞在15个段的发育中的玉米叶，通过代谢物交换相互作用，并使用RNA-seq和酶活性测量预测代谢状态的空间变异的一种新的方法，优化通量和表达数据之间的相关性。虽然这样的相关性是已知的一般是弱的，在这里预测的通量实现与数据的高度相关性，成功地捕捉实验观察到的碳输入组织和碳输出组织之间的基部到尖端的过渡，并包括非零的生长速率，在其他系统中的类似方法的先前结果相比。我们认为，发展梯度可能是特别适合从表达数据的代谢通量的推断。
2015-02-27 q-bio.MN q-bio.TO
Automation on the generation of genome scale metabolic models
Universidad Pinar del Río “Hermanos Saíz Montes de Oca”（比纳尔德里奥大学“塞斯·蒙特斯·德奥卡兄弟”）；Cátedra Energesis de Tecnología Interdisciplinar, Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir（瓦伦西亚天主教圣文森特马蒂尔跨技术学院Energesis）；Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia（瓦伦西亚理工大学纯数学与应用数学大学研究所）
本文提出了一种自动化方法，用于生成任何生物的基因组尺度代谢模型，通过计算平台利用概率算法实现模型的自动生成和验证。
2012-06-04 q-bio.MN
Mathematical model of galactose regulation and metabolic consumption in yeast
半乳糖网络是负责半乳糖代谢的复杂系统。它已被广泛的实验和数学研究在单细胞水平上，以扩大我们的理解，其调节机制，在更高层次的物种。虽然参与该系统的代谢和调节过程的关键分子参与者已经知道了几十年，但它们的相互作用和化学动力学仍然不完全清楚。数学模型可以从定量和定性的角度提供另一种方法来研究这个网络的动态。在这里，我们采用这种方法来解开半乳糖网络的主要属性，包括平衡二进制和时间响应，作为一种方式来破译其适应积极变化的输入。我们结合了网络的两个主要组成部分，即，遗传分支，它允许响应，和代谢分支，包括相关的代谢过程和葡萄糖抑制反应。我们使用这两种计算工具来估计模型参数的基础上公布的实验数据，以及分叉分析破译系统的性能在不同的参数制度。我们的模型分析表明，诱导剂（半乳糖）和阻遏物（葡萄糖）之间的相互作用，创造了双稳态制度，决定了系统的时间响应。基于同样的分叉技术，我们也可以解释为什么系统对基因突变和分子不稳定性具有鲁棒性。这些发现可以为实验者提供一个理论框架，在此基础上，他们可以确定半乳糖网络在各种条件下的功能。
2016-02-11 q-bio.MN
The importance of crowding in signaling, genetic, and metabolic networks
现在已经确定，牢房是一个高度拥挤的环境。然而，拥挤对信号通路、基因调控网络和代谢网络的动态的影响在很大程度上仍然是未知的。拥挤可以改变分子扩散和生物分子反应的平衡。在这篇综述中，我们首先讨论扩散如何影响生化网络。转录因子的扩散可以增加基因表达中的噪声，而蛋白质在细胞内区室之间或细胞之间的扩散可以减少浓度波动。在推拉网络中，扩散会阻碍信息传递，而在多位点蛋白质修饰网络中，扩散会定性地改变系统的宏观响应，例如双稳态的丧失或出现。此外，扩散可以直接改变代谢通量。我们描述了拥挤如何影响扩散，从而所有这些现象是如何受到拥挤的影响。然而，一个潜在的更重要的影响，拥挤的生化网络介导的双分子反应的平衡的转变，我们提供了支持这一想法的计算证据。最后，我们讨论了拥挤的影响可以纳入生化网络模型。
2013-11-18 q-bio.MN q-bio.SC
Opportunities at the interface of network science and metabolic modelling
代谢在细胞生理学中起着核心作用，因为它为生长提供了分子机制。在基因组规模上，新陈代谢是由成千上万个相互作用的反应组成的。解开这种复杂性是理解细胞如何对遗传、环境或治疗扰动做出反应的关键。在这里，我们讨论了两个互补的战略分析基因组规模的代谢模型的作用：通量平衡分析（FBA）和网络科学。虽然FBA估计代谢通量的基础上的优化原则，网络方法揭示了全球代谢连接的新兴属性。我们强调了这两种方法的整合如何有望提供对代谢系统结构和功能的见解，并对发现科学、精准医学和工业生物技术产生广泛影响。
2020-12-17 q-bio.MN q-bio.QM
NetAurHPD: Network Auralization Hyperlink Prediction Model to Identify Metabolic Pathways from Metabolomics Data
本文提出 NetAurHPD 框架，结合图听觉化与超链接驱动的数据增强，从代谢组学相关网络中预测代谢通路，并在番茄果皮数据上优于现有方法。
2024-10-29 q-bio.MN
Model Validation and Selection in Metabolic Flux Analysis and Flux Balance Analysis
13 C-代谢通量分析（13 C-MFA）和通量平衡分析（FBA）在生物学和生物技术研究中被广泛用于研究生化网络的运行。这两种方法都使用稳态代谢的代谢反应网络模型，因此反应速率（通量）和代谢中间产物的水平被约束为不变的。它们提供了体内通过网络的通量的估计（MFA）或预测（FBA）值，这些值无法直接测量。已经采取了一些方法来测试基于约束的方法的估计和预测的可靠性，并决定和/或区分替代模型架构。尽管在代谢模型的统计评估的其他领域取得了进展，验证和模型选择方法一直未得到充分的重视和探索。我们回顾了基于约束的代谢模型验证和模型选择的历史和最新技术水平。应用和限制的拟合优度的X2检验，最广泛使用的定量验证和选择方法在13 C-MFA，进行了讨论，并提出了验证和选择的补充和替代形式。一个结合模型验证和选择框架13 C-MFA纳入代谢物池大小的信息，利用该领域的新发展，并主张。最后，我们讨论了如何通过强大的验证和选择程序可以提高信心，在基于约束的建模作为一个整体，并最终促进更广泛的使用FBA在生物技术特别是。
2023-03-22 q-bio.MN q-bio.QM
Randomizing genome-scale metabolic networks
来自蛋白质相互作用、转录调节、信号传导或代谢的网络可能具有“不寻常”的性质。为了量化这一点，可以将网络随机化，并测试网络在统计上与动机集合中的预期没有差异的假设。然而，当处理代谢网络时，使用边交换的网络的随机化产生在生物化学上无意义的虚构反应。在这里，我们提供了几个自然的随机代谢网络合奏。第一个约束是使用有效的生化反应。进一步的约束对应于施加适当的功能约束。我们解释了如何执行这些随机化的帮助下，马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC），并表明，他们允许接近生物代谢网络的属性。目前的工作的含义是，观察到的全球结构特性的真正的代谢网络很可能是简单的生化和功能的限制的后果。
2011-07-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
