[发明专利]分析和优化代谢网络的方法

权利要求书

1.一种用于分析二分图数据结构以缩合代谢网络的反应路径的方法，包括：

接收二分图数据结构中的代谢网络，包括：

多个分子节点，其中，每个分子节点包括代谢反应中的分子；

多个边，连接所述多个分子节点中的至少两个分子节点，其中，每个边导出第一分子节点并导入第二分子节点表示其中第一分子是反应物且第二分子是产物的代谢反应；

对于所述二分图数据结构中的每个分子节点，基于导入每个分子节点的边的第一数量，确定每个分子是其产物的代谢反应的第一数量；

对于所述二分图数据结构中的每个分子节点，基于导出每个分子节点的边的第二数量，确定每个分子是其反应物的代谢反应的第二数量；以及

响应于确定所述第一数量的边中没有一个导入第三分子节点，或所述第二数量的边中没有一个导出所述第三分子节点，阻断所述二分图数据结构中连接到所述第三分子节点的所有分子节点和边的第一反应路径。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于阻断所述二分图数据结构中连接到所述第三分子节点的所有分子节点和边的第一反应路径：

在所述代谢网络的稳定状态下，接收所述第一反应路径中的第一通量值；以及

如果在所述稳定状态下所述第一通量值低于通过所述第一反应路径的阈值通量，则从所述二分图数据结构中阻断所述第一反应路径。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在所述代谢网络的稳定状态下，接收第二反应路径的第二通量值；

在所述代谢网络的稳定状态下，接收所述第二反应路径的第三通量值；以及

响应于确定所述第三通量值在所述第二通量值的阈值之外，将所述第一反应路径返回到所述二分图数据结构。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括：

响应于从所述二分图数据结构中阻断所述第一反应路径，将所述第一反应路径存储在补充二分图数据结构中。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于确定导入所述第二分子节点的边的所述第一数量的是一，并且导出所述第二分子节点的边的所述第二数量的是一，从所述二分图数据结构中去除所述第二分子节点。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

响应于从所述二分图数据结构中去除所述第二分子节点，用至少一个新的边替换所述第一分子节点和连接到所述第二分子节点的第四分子节点。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将第二分子节点的信息存储在所述第一分子节点与所述第四分子节点之间的所述至少一个新的边内。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述二分图数据结构中的每个分子节点分类为以下各项中的一个：汇合节点、联结节点、分叉节点、孤立节点、未使用的节点、未制成的节点或中间节点。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定导入每个分子节点的边的所述第一数量和导出每个分子节点的边的所述第二数量，直到所述二分图数据结构中的所有分子节点包含至少三个连接的边的总和，或者接收指示在所述代谢网络的稳定状态下通过反应路径的零通量的通量值。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在所述代谢网络的数学模拟中，接收使用所述二分图数据结构的细胞模型的生长速率。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述代谢网络的数学模拟至少部分基于通量平衡分析(FBA)模型。