《基於代謝網路的多組學數據整合研究》是依託復旦大學，由王飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於代謝網路的多組學數據整合研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王飛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目申請將在海量生物數據的基礎上，發展計算方法和模型去探究基因型和環境作用於表型的機理。代謝網路是所有已知的可能生化反應組成的全局關係圖，其中催化酶集中體現了多層面的基因型信息，底物濃度體現了細胞所處的環境，由此代謝網路涵蓋了遺傳和非遺傳因素，適宜作為連線基因型和表型的中間橋樑。本申請選擇代謝網路為藍本，(1)提出無偏的網路分析模型，借鑑資訊理論方法從網路的組成原件- - 端通路出發，尋找對代謝表型的選擇有重要作用的關鍵反應；(2)將基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組學數據納入代謝網路框架，提出無偏和傳統的有偏方法相結合的分析策略，重點研究基因組變異、基因豐度、代謝物濃度和關鍵反應在表型選擇中的作用。通過對不同人群的代謝穩態子空間進行比較，探索特定表型在代謝通路選擇方面的特異性，在疾病機理髮現和個體疾病風險預測方面提供幫助。
結題摘要
本項目申請將在海量生物數據的基礎上，發展計算方法和模型去探究基因型和環境作用於表型的機理。代謝網路是所有已知的可能生化反應組成的全局關係圖，涵蓋了遺傳和非遺傳因素，適宜作為連線基因型和表型的中間橋樑。隨著各類組學數據（omics data）的日益豐富，對細胞的代謝系統進行自底向上的建模成為可能，越來越多的基因組規模代謝網路模型陸續誕生，基於約束的代謝網路重構和分析方法日益成熟，帶領代謝研究步入了系統生物學時代。本項目以基於約束的代謝網路重構和分析框架為依託，對代謝網路的調控機制以及調控反應的選擇原理進行了深入探索，通過對端途徑的數學性質和相關研究工作的深入調研，進一步挖掘它的生物意義，在這個基礎上對代謝系統的穩態遷移和調控機制提出了新的假說：端途徑既是代謝穩態構成的單元又是代謝調節的單元，代謝網路的穩態遷移和代謝調控都是緊密圍繞端途徑而展開的，代謝調節的實質就是通過調節反應的激活或抑制來選擇打開和關閉特定的端途徑，通過不同端途徑的組合來實現代謝系統穩態的選擇和遷移過程。在提出上述猜測之後，本項目提供了一套驗證方案：按代謝反應的調控價值對其進行排序的算法，該貪心算法按照上述假設模擬了調節反應逐個進化形成的過程。轉錄調控是控制細胞實現其功能中重要環節，具有複雜性和動態性。轉錄調控是在基因層面去揭示引起基因表達水平改變的直接遺傳因素，日漸成為複雜疾病相關機理研究領域的一個熱點和難點。通過對照組和控制組的基因表達水平比較，有助於發現和對照組表型相關的遺傳因素。本項目提出了一種新的不受基因長度和測序深度影響的差異表達基因判別方法。基因組的變異對細胞的表型有決定性影響。二代測序技術的發展使得獲取個體的基因組信息變得容易，花銷亦可承受。本項目提出了多個基因組測序數據的分析算法並進一步提出了通過基因組序列的分析發現孟德爾遺傳病基因的方法。
