JP5054891B2 - ゲノムベースの表現型モデルを構築するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明は、拡張可能なバイオ粒子の出力ネットワークモデルを構築するための、コンピュータによって実行されるプロセスを提供する。本プロセスは、(a)コンピュータによって実行される、バイオ粒子ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の注釈付きネットワークセットを含むネットワーク遺伝子構成要素のデータベースにアクセスするステップを含み、(b)コンピュータによって実行される、ネットワーク遺伝子構成要素をネットワーク反応構成要素と関連付けるデータ構造を形成するステップを含み、該データ構造によってネットワーク反応構成要素の連結性及び流れのネットワークモデルを特定するデータセットが確立され、且つ(c)コンピュータによって実行される、該データセットを連結性及び流れのネットワークモデルを規定する反応物フラックスの数学的記述に変換するステップを含み、該数学的記述によって拡張可能なバイオ粒子の出力ネットワークモデルが定義される。
バイオ粒子のネットワークモデルを構築し且つ使用するためのコンピュータシステム及びコンピュータによって実行されるプロセスを説明する。以下の説明において、説明の目的上、特定の詳細を本発明の完全な理解に資するために記載する。当業者は、本発明はこれらの特定の詳細がなくとも実行することができ、且つ種々の関連するシステムのいずれにも適用することができることがわかるであろう。例えば、本方法は代謝反応との関連において説明されているが、同様のモデルを作成し、生体調節システム、生体シグナル伝達システム及び非生体反応システムのような他のネットワークシステムのシミュレーションに用いることができることがわかる。
以下に説明するように、各レコードに関して、ネットワークモデル構築中に追加された情報がフィールドに格納される。
この例では、ネットワークモデルの構造及び該ネットワークモデルに対する反応索引について説明する。この例では、選択したORFを蛋白質に関連付け、蛋白質を反応に関連付けるためのユーザのモデル内容ブラウザとの対話を実証する。この例では更に、目的の観点及びデータスキーマからこの情報をモデル化する方法を実証する。
(1)Peptide
(2)PeptideProteinAssociation及び
(3)Protein
以下のクラスは、蛋白質−反応関連付けに関与する。
(1)Protein
(2)ProteinReactionAssociation及び
(3)ModelReaction
以下の表は、遺伝子−蛋白質関連付けの生成に関与する。
(1)Peptide
(2)PeptideProteinAssociation
(3)PepPepProteinAssociation及び
(4)Protein
以下の表は、蛋白質−反応関連付けの生成に関与する。
(1)Protein
(2)ProteinReactionAssociation
(3)ProtProtReactionAssociation及び
(4)ModelReaction
(例II:信頼度に対する発見的アルゴリズム)
この例では、5つのカテゴリの各々において獲得された情報のレベルに基づいて特定されたネットワークモデル内への反応構成要素の包含に対する総合的信頼性を判定するための発見的アルゴリズムを実証する。
レベル1−この反応は、最小限の証拠によって支持されているか、又は証拠さえ有しない
レベル2−この反応は、まずまずの量の証拠によって支持されている。
レベル4−この反応は確実に発生し、且つ検証されている。
(InfoType)
生化学的情報 10
遺伝子情報 8
ゲノム情報 5
生理学的情報 3
モデル化情報 1
(Infolevel)
非評価 0
無評価 0.1
低 1
中 2
高 3
表Iに、反応の各々に対して定められるべき信頼度に対応することになる信頼値の範囲を提供する。
(例III:巨視的必要量欠乏の同定及び充足)
この例では、ギャップを同定するためのネットワークモデルの解析について説明する。
A→B
A←→B
以下の例では、Bは、産物としてのみ(Bは産生されるのみ)複数回発生し、且つそれが関与する全ての反応は不可逆的である。Bは、ギャップを表す。
A→B←C
以下の例では、Bは、基質としてのみ(Bは消費されるのみ)複数回発生し、且つそれが関与する全ての反応は不可逆的である。Bは、ギャップを表す。
A←B→C
以下の例では、Bは、産物としてのみ複数回発生する(第2の反応はC<−>Bと表現されたがB<−>Cとは表現されなかったと仮定している)が、1つのみの反応が可逆的である。Bは、ギャップを表さない。
A→B←→C
本用途全体を通じて、括弧内の種々の刊行物が参照された。本発明が関係する最新技術をより完全に説明するために、これらの刊行物の開示内容全体が、引用により、本明細書によって本用途に組み込まれる。
Claims (65)
- ウイルスもしくは細胞の拡張可能な出力代謝ネットワークモデルを構築するためのコンピュータによって実行されるプロセスであって、
該プロセスは、格納手段と処理手段とを含むコンピュータシステムによって実行され、
該プロセスは、以下:
(a)処理手段が、該格納手段に格納されたデータベースにアクセスするステップであって、該データベースは、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含み、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、ステップと、
(b)該処理手段が、データ構造を形成するステップであって、該データ構造は、前記データベースのネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の関連付けを記述し、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該選択されたORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットの該ネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈を付けることによって形成され、該データ構造は、ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素の選択されたサブセットによって引き起こされる代謝ネットワーク反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定する、ステップと
を含む、ステップと、
(c)該処理手段が、該データ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換するステップであって、該変換するステップは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ、該格納手段内に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義された該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている該代謝ネットワーク反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該条件セット下で該代謝ネットワーク反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を定義する、ステップと
を含む、プロセス。 - 前記データ構造を形成するステップは更に、
(d)実質的に全ての前記ネットワーク遺伝子構成要素のORFについての調査が完了するまで該ネットワーク遺伝子構成要素から別のORFを選択し、ステップ(b)(i)〜(b)(v)を繰り返して遺伝子産物をコード化するステップ
を含む、請求項1に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、
(e)選択された遺伝子産物が関与する代替的代謝ネットワーク反応を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(f)該代替的代謝ネットワーク反応のネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップと
を実行する、請求項2に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、遺伝子コード化されていない代謝ネットワーク反応のネットワーク反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該同定されたネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップとを実行する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る各原子の種類の数を該反応を出る各原子の種類の数と比較し、かつ質量平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する元素平衡化を実行するステップを実行する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る原子の電荷を該反応を出る原子の電荷と比較し、かつ電荷平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する電荷平衡化を実行するステップを実行する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、交換反応に関与する外部反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該外部反応構成要素と相互作用するネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、ステップ(b)(iv)のサブセットへの該同定された外部反応構成要素及び対応するネットワーク反応構成要素を選択するステップとを実行する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記外部反応構成要素は、代謝産物又は生化学的要求量構成要素を含む、請求項7に記載のプロセス。
- 前記生化学的要求量は、増殖に対する表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項8に記載のプロセス。
- 前記増殖に対する表現型出力は、バイオマス産生を含む、請求項9に記載のプロセス。
- 前記生化学的要求量は、エネルギー産生、酸化還元当量産生、異化代謝産物産生、バイオマス前駆体、ポリペプチド産生、アミノ酸産生、プリン産生、ピリミジン産生、脂質産生、脂肪酸産生、補因子産生、細胞壁構成要素の産生、及び代謝産物の輸送からなる群から選択される表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項8に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、前記数学的記述に基づいて前記代謝ネットワークモデルの表現型出力を計算するステップを実行する、請求項1に記載のプロセス。
- 拡張可能な表現型出力代謝ネットワークモデルを構築するためのコンピュータによって実行されるプロセスであって、該プロセスは、格納手段と処理手段とを含むコンピュータシステムによって実行され、
該プロセスは、以下:
(a)処理手段が、該格納手段に格納されたデータベースにアクセスするステップであって、該データベースは、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含み、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、ステップと、
(b)該処理手段が、データ構造を形成するステップであって、該データ構造は、前記データベースのネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の関連付けを記述し、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該選択されたORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットの該ネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈を付けることによって形成され、該データ構造は、代謝ネットワーク反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定する、ステップと
を含む、ステップと、
(c)該処理手段が、ウイルスもしくは細胞に対する生化学的要求量に対応するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を含むように前記データ構造を変更するステップであって、
該変更するステップは、
(i)該ウイルスもしくは細胞の入力もしくは出力、または、該代謝ネットワーク反応に対して内部の二次的な入力もしくは出力を同定するように該データベースに照会するステップと、
(ii)ステップ(b)(iv)のサブセットに該同定された入力もしくは出力を追加するステップと
を含む、ステップと、
(d)該処理手段が、該変更されたデータ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換するステップであって、該変換するステップは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ、該格納手段内に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義された該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該条件セット下で、該ウイルスもしくは細胞のネットワークモデルの表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを含む、代謝反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を定義する、ステップと
を含む、プロセス。 - 前記データ構造を形成するステップは更に、
(e)実質的に全ての前記ネットワーク遺伝子構成要素のORFについての調査が完了するまで該ネットワーク遺伝子構成要素から別のORFを選択し、ステップ(b)(i)〜(b)(v)を繰り返して遺伝子産物をコード化するステップ
を含む、請求項13に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、
(f)選択された遺伝子産物が関与する代替的代謝ネットワーク反応を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(g)該代替的代謝ネットワーク反応のネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップと
を実行する、請求項14に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、遺伝子コード化されていない代謝ネットワーク反応のネットワーク反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該同定されたネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップとを実行する、請求項13に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る各原子の種類の数を該反応を出る各原子の種類の数と比較し、かつ質量平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する元素平衡化を実行するステップを実行する、請求項13に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る原子の電荷を該反応を出る原子の電荷と比較し、かつ電荷平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する電荷平衡化を実行するステップを実行する、請求項13に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、交換反応に関与する外部反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該外部反応構成要素と相互作用するネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、ステップ(b)(iv)のサブセットへの該同定された外部反応構成要素及び対応するネットワーク反応構成要素を選択するステップとを実行する、請求項13に記載のプロセス。
- 前記外部反応構成要素は、代謝産物又は生化学的要求量構成要素を含む、請求項19に記載のプロセス。
- 前記生化学的要求量は、表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項13に記載のプロセス。
- 前記表現型出力は、増殖を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項21に記載のプロセス。
- 前記表現型出力は、バイオマス産生を更に含む、請求項21に記載のプロセス。
- 前記生化学的要求量は、エネルギー産生、酸化還元当量産生、異化代謝産物産生、バイオマス前駆体、ポリペプチド産生、アミノ酸産生、プリン産生、ピリミジン産生、脂質産生、脂肪酸産生、補因子産生、細胞壁構成要素の産生及び代謝産物の輸送からなる群から選択される表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項13に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、前記数学的記述に基づいて前記代謝ネットワークモデルの表現型出力を計算するステップを実行する、請求項13に記載のプロセス。
- ウイルスもしくは細胞の代謝ネットワークモデルを自己最適化するためのコンピュータによって実行されるプロセスであって、該プロセスは、格納手段と処理手段とを含むコンピュータシステムによって実行され、
該プロセスは、以下:
(a)処理手段が、該格納手段に格納されたデータベースにアクセスするステップであって、該データベースは、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含み、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、ステップと、
(b)該処理手段が、データ構造を形成するステップであって、該データ構造は、前記データベースのネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の関連付けを記述し、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該選択されたORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットの該ネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈をつけることによって形成され、該データ構造は、該選択されたネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素の選択されたサブセットによって引き起こされる代謝ネットワーク反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定するデータセットを確立する、ステップと
を含む、ステップと
(c)該処理手段が、該データ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換するステップであって、該変換するステップは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ、該格納手段内に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義されたネットワーク代謝反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて定義されている代謝反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて定義されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該条件セット下で該代謝ネットワーク反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を定義する、ステップと、
(d)該処理手段が、該ネットワークモデル内の前記連結性及び流れの能力を判定するステップであって、該判定するステップは、該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物を調査し、反応物が生成されるが消費されないこと、または、反応物が消費されるが生成されないことの可能性があるかどうかを判定し、該能力によって該データ構造におけるネットワーク反応構成要素の過少包含又は過剰包含が指摘される、ステップと、
(e)該処理手段が、該代謝ネットワークモデルの前記能力を増強することができる改善機能を有する代謝ネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、
(f)該処理手段が、該ステップ(b)(iv)のサブセットへの該改善機能を有するネットワーク代謝反応構成要素の組み込みによって、修正されたデータ構造を取得するステップと
を含む、プロセス。 - 前記データ構造を形成するステップは更に、
(g)実質的に全ての前記ネットワーク遺伝子構成要素のORFについての調査が完了するまで該ネットワーク遺伝子構成要素から別のORFを選択し、ステップ(b)(i)〜(b)(v)を繰り返して遺伝子産物をコード化するステップ
を含む、請求項26に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、
(h)選択された遺伝子産物が関与する代替的代謝ネットワーク反応を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(i)該代替的代謝ネットワーク反応のネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップと
を実行する、請求項27に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、遺伝子コード化されていない代謝ネットワーク反応のネットワーク反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該同定されたネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込むステップとを実行する、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る各原子の種類の数を該反応を出る各原子の種類の数と比較し、かつ質量平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する元素平衡化を実行するステップを実行する、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る原子の電荷を該反応を出る原子の電荷と比較し、かつ電荷平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する電荷平衡化を実行するステップを実行する、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、交換反応に関与する外部反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該外部反応構成要素と相互作用するネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、ステップ(b)(iv)のサブセットへの該同定された外部反応構成要素及び対応するネットワーク反応構成要素を選択するステップとを実行する、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、生化学的要求量を前記データ構造に組み込むステップを実行し、該組み込むステップは、
(i)前記ウイルスもしくは細胞の入力もしくは出力、または、前記代謝ネットワーク反応に対して内部の二次的な入力もしくは出力を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(ii)ステップ(b)(iv)のサブセットに該同定された入力もしくは出力を追加するステップと
を含む、請求項26に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、
(g)前記代謝ネットワークモデルの構造的アーキテクチャにおける巨視的必要量欠乏を満たすネットワーク反応構成要素の発生を判定するステップであって、該判定するステップは、該ネットワーク代謝反応における反応物及び産物を調査し、反応物または産物に対するフラックスが存在しないかどうか、または、反応物から産物へのフラックスの不適切な方向性が存在しないかどうかを判定するステップを含む、ステップと、
(h)該巨視的必要量欠乏を満たすことができる改善機能を有するネットワーク反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(i)前記巨視的必要量欠乏を満たす該同定された改善機能を有するネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込んで前記代謝ネットワークモデルの前記連結性及び流れを補完するステップと
を実行する、請求項26に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、前記データ構造内の前記ネットワーク反応構成要素の信頼性を判定する発見的論理決定アルゴリズムを実行するステップを実行し、該信頼性は、情報の種類またはレベルに対応する事前設定数値に基づいている、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、単独最適化の解に対して前記数学的記述を解くことによって前記能力を判定するステップを実行し、前記ネットワークモデルの経路フラックスを生成する能力は、要求に適うネットワーク反応構成要素内容を示す、請求項26に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、複数の単独最適化の解に対して前記数学的記述を解くステップを実行する、請求項36に記載のプロセス。
- ウイルスもしくは細胞の代謝ネットワークモデルを特定するデータ構造を構築するためのコンピュータによって実行されるプロセスであって、該プロセスは、格納手段と処理手段とを含むコンピュータシステムによって実行され、
該プロセスは、以下:
(a)該処理手段が、該格納手段に格納されたデータベースにアクセスするステップであって、該データベースは、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含み、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、ステップと、
(b)該処理手段が、該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップであって、該選択されたORFは、代謝ネットワーク代謝反応機能を有する遺伝子産物をコード化する、ステップと、
(c)該処理手段が、前記選択されたコード化された遺伝子産物に対する構成遺伝子産物を同定するように該データベースに照会するステップと、
(d)該処理手段が、該代謝ネットワーク反応に関与する更に別の遺伝子産物を同定するように該データベースに照会するステップと、
(e)該処理手段が、データ構造を形成するステップであって、前記データ構造は、前記データベースのネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の関連付けを記述し、該形成するステップは、該ネットワーク遺伝子構成要素のORFと、該コード化された遺伝子産物と、構成遺伝子産物と、更に別の遺伝子産物とを関連付けることを含み、該関連付けが、該ORFおよび該コード化された遺伝子産物、該構成遺伝子産物、および該更に別の遺伝子産物の間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって、該ORF、該コード化された遺伝子産物、該構成遺伝子産物、および該更に別の遺伝子産物のテーブルに注釈を付けることにより行われる、ステップと、
(f)該処理手段が、実質的に全ての前記ネットワーク遺伝子構成要素のORFの代謝ネットワーク反応機能を有する遺伝子産物のコード化についての調査が完了するまで該ネットワーク遺伝子構成要素から別のORFを選択し、ステップ(b)〜(e)を繰り返すステップであって、生成されたデータ構造は、連結性及び流れの代謝ネットワークのネットワークモデルを特定し、該代謝ネットワークモデルは、指定された条件セット下で前記代謝ネットワーク反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を示す、ステップと、
(g)該処理手段が、ステップ(f)のデータ構造を該格納手段に格納するステップと
を含む、プロセス。 - 前記処理手段は更に、
(h)コード化された遺伝子産物が関与する代替的代謝ネットワーク反応を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(i)前記同定された代替的ネットワーク反応のネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素をステップ(e)に組み込むステップと
を実行する、請求項38に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、
(j)構成遺伝子産物又は前記代替的ネットワーク反応に関与する遺伝子産物を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(k)該同定された構成遺伝子産物又は前記代替的ネットワーク反応に関与する遺伝子産物をステップ(e)に組み込むステップと
を実行する、請求項39に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、遺伝子コード化されていないネットワーク反応のネットワーク反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該同定されたネットワーク反応構成要素をステップ(e)に組み込むステップとを実行する、請求項38に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る各原子の種類の数を該反応を出る各原子の種類の数と比較し、かつ質量平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する元素平衡化を実行するステップを実行する、請求項38に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、反応に入る原子の電荷を該反応を出る原子の電荷と比較し、かつ電荷平衡を満たすように追加または除去するためのネットワーク反応構成要素を提案することにより、少なくとも1つの代謝ネットワーク反応に対する電荷平衡化を実行するステップを実行する、請求項38に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、ステップ(b)の間に、交換反応に関与する外部反応構成要素を同定するように前記データベースに照会するステップと、該外部反応構成要素と相互作用するネットワーク反応構成要素を同定するように該データベースに照会するステップと、前記データ構造への該同定された外部反応構成要素及び対応するネットワーク反応構成要素を選択するステップとを実行する、請求項38に記載のプロセス。
- 前記外部反応構成要素は、代謝産物又は生化学的要求量構成要素を含む、請求項44に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、生化学的要求量を前記データ構造内に組み込むステップを実行し、該組み込むステップは、
(i)前記ウイルスもしくは細胞の入力もしくは出力、または、前記代謝ネットワーク反応に対して内部の二次的な入力もしくは出力を同定するように前記データベースに照会するステップと、
(ii)ステップ(e)に該同定された入力もしくは出力を追加するステップと
を含む、請求項38に記載のプロセス。 - 前記生化学的要求量は、前記代謝ネットワークモデルの表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを更に含む、請求項46に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、
(h)前記代謝ネットワークモデルの構造的アーキテクチャにおける巨視的必要量欠乏を満たすネットワーク反応構成要素の発生を判定するステップであって、該判定するステップは、該ネットワーク代謝反応における反応物及び産物を調査し、反応物または産物に対するフラックスが存在しないかどうか、または、反応物から産物へのフラックスの不適切な方向性が存在しないかどうかを判定することを含む、ステップと、
(i)前記巨視的必要量欠乏を満たす前記同定されたネットワーク反応構成要素をステップ(e)に組み込んで前記代謝ネットワークモデルの前記連結性及び流れを補完するステップと
を実行する、請求項38に記載のプロセス。 - 前記巨視的必要量欠乏は、経路のギャップ又は経路のデッドエンドを含む、請求項48に記載のプロセス。
- 前記ステップ(h)は、処理手段が、単体反応物を同定することを含む、請求項49に記載のプロセス。
- 前記ステップ(h)は、処理手段が、2つ又はそれ以上の不可逆的ネットワーク反応にのみ関与する反応物を同定することを含む、請求項49に記載のプロセス。
- 前記ネットワーク反応構成要素は、基質又は産物を含む、請求項48に記載のプロセス。
- 前記処理手段は更に、前記データ構造内の前記ネットワーク反応構成要素の信頼性を判定する発見的論理決定アルゴリズムを実行するステップを実行し、該信頼性は、情報の種類またはレベルに対応する事前設定数値に基づいている、請求項38に記載のプロセス。
- 前記ネットワーク反応構成要素の包含は、階層的分類に基づいて信頼度を判定するステップを更に含む、請求項53に記載のプロセス。
- 前記階層的分類は、生化学的データ、遺伝子データ、ゲノムデータ、生理学的データ及びシミュレーションモデル化データからなる群から選択される、請求項54に記載のプロセス。
- (h)前記処理手段が、前記データ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換するステップを更に含み、該変換するステップは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ、前記格納手段内に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(e)の注釈によって定義された該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている該代謝ネットワーク反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定する、請求項38に記載のプロセス。 - 前記処理手段は更に、(h)前記サブセットのネットワーク遺伝子構成要素およびネットワーク反応構成要素の注釈に基づいて妥当性確認試験を実行するステップを実行し、該実行するステップは、その機能が仮定的または未知として注釈を付けられたORF、前記代謝ネットワークモデルにおいて入出力交換反応を有しない細胞外反応物、または、該代謝ネットワークモデルにおける巨視的必要量欠乏を表示することを含む、請求項38に記載のプロセス。
- ウイルスもしくは細胞の拡張可能な出力代謝ネットワークモデルを構築するシステムであって、該システムは、コンピュータ読み取り可能な格納媒体を含み、以下:
(a)ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含む入力データセットであって、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、または、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、入力データセットと、
(b)該ネットワーク遺伝子構成要素を該ネットワーク反応構成要素と関連付けるデータ構造を形成するステップを処理手段に実行させるための実行可能な命令であって、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該選択されたORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットのネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットの該ネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットの該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈を付けることによって形成され、該データ構造は、該選択されたネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットによって引き起こされる代謝ネットワーク反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定する、ステップと
を含む、実行可能な命令と、
(c)実行可能な命令であって、
(i)該ネットワークモデルの構造的アーキテクチャにおける巨視的必要量欠乏の発生を判定するステップであって、該判定するステップは、該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物を調査し、反応物または産物に対するフラックスが存在しないかどうか、または、反応物から産物へのフラックスの不適切な方向性が存在しないかどうかを判定するステップと、
(ii)該巨視的必要量欠乏を満たす改善機能を有するネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iii)該同定された改善機能を有するネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込んで該代謝ネットワークモデルの前記連結性及び流れを補完するステップと
を該処理手段に実行させるための実行可能な命令と、
(d)前記データ構造内の前記ネットワーク反応構成要素の信頼性を該処理手段に判定させるための発見的論理決定アルゴリズムであって、該信頼性は、情報の種類またはレベルに対応する事前設定数値に基づいている、発見的論理決定アルゴリズムと、
(e)該処理手段に該データ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換させる実行可能な命令であって、該変換することは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ、格納手段に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義された該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている該代謝ネットワーク反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該条件セット下で該代謝ネットワーク反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を定義する、実行可能な命令と
が該コンピュータ読み取り可能な格納媒体に記録されている、システム。 - ウイルスもしくは細胞の拡張可能な表現型出力代謝ネットワークモデルを構築するシステムであって、該システムは、コンピュータ読み取り可能な格納媒体を含み、以下:
(a)ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含む入力データセットであって、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、または、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、入力データセットと、
(b)該ネットワーク遺伝子構成要素を該ネットワーク反応構成要素と関連付けるデータ構造を形成するステップを処理手段に実行させるための実行可能な命令であって、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該選択されたORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットのネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットの該ネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットのネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈を付けることによって形成され、該データ構造は、ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素の選択されたサブセットによって引き起こされる反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定する、ステップと
を含む、実行可能な命令と、
(c)該ウイルスまたは細胞に対する生化学的要求量に対応するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を含むように前記データ構造を該処理手段に修正させるための実行可能な命令であって、該修正することは、
(i)該ウイルスもしくは細胞の入力もしくは出力、または、該代謝ネットワーク反応に対して内部の二次的な入力もしくは出力を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(ii)ステップ(b)(iv)のサブセットに該同定された入力もしくは出力を追加するステップと
を含む、実行可能な命令と、
(d)該処理手段に該修正されたデータ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換させるための実行可能な命令であって、該変換することは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、かつ格納手段に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義された該代謝ネットワーク反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている該代謝反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該制約セット下で、前記ウイルスもしくは細胞の該代謝ネットワークモデルの表現型出力を規定する集合反応物要求量フラックスを含む、該代謝反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を定義する、実行可能な命令と
が該コンピュータ読み取り可能な格納媒体に記録されている、システム。 - 自己最適化機能を有するウイルスもしくは細胞の代謝ネットワークモデルを構築するシステムであって、該システムは、コンピュータ読み取り可能な格納媒体を含み、以下:
(a)ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルと、ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルとを含む入力データセットであって、該ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報のテーブルは、核酸配列、核酸構造、名称、または、ウイルスもしくは細胞ゲノムのオープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現、該ORFの遺伝子産物もしくは活動を記述する注釈を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のテーブルは、構造、名称、記号表現、コード化遺伝子に対する参照、反応物、または、遺伝子産物の活動、巨大分子もしくは分子を含む、入力データセットと、
(b)該ネットワーク遺伝子構成要素を該ネットワーク反応構成要素と関連付けるデータ構造をステップを処理手段に実行させるための実行可能な命令であって、該形成するステップは、
(i)該ネットワーク遺伝子構成要素のORFを選択するステップと、
(ii)該ORFの遺伝子産物であるネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iii)該選択されたORFまたは該同定された遺伝子産物と相互作用するネットワーク遺伝子構成要素またはネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(iv)ステップ(b)(ii)及びステップ(b)(iii)において同定された該ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のサブセットを選択するステップと、
(v)該サブセットのネットワーク遺伝子構成要素と該サブセットのネットワーク反応構成要素とを関連付けるステップであって、該関連付けが、該ネットワーク遺伝子構成要素と該ネットワーク反応構成要素との間の線形、非線形、及び線形と非線形の両方の関連付けを示す論理演算子によって該サブセットのネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素のテーブルに注釈を付けることによって形成され、該データ構造は、ネットワーク遺伝子構成要素及びネットワーク反応構成要素の選択されたサブセットによって引き起こされる代謝反応の連結性及び流れの代謝ネットワークモデルを特定する、ステップと
を含む、実行可能な命令と、
(c)該処理手段に該データ構造を反応物フラックスの数学的記述に変換させる実行可能な命令であって、該変換することは、化学量論マトリクス及び制約セットを形成することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)(v)の注釈によって定義されたネットワーク代謝反応における反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて定義されている該代謝反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて定義されている代謝反応の方向性を特定する、実行可能な命令と、
(d)該処理手段に前記ネットワークモデル内の前記連結性及び流れの能力を計算させるための実行可能な命令であって、判定するステップは、ネットワーク代謝反応における反応物及び産物を調査し、反応物が生成されるが消費されないこと、または、反応物が消費されるが生成されることの可能性があるかどうかを判定し、該能力によって該データ構造におけるネットワーク反応構成要素の過少包含又は過剰包含が指摘される、実行可能な命令と、
(e)該処理手段に前記ネットワークモデル内の前記連結性及び流れの前記能力を増強させるための実行可能な命令であって、該増強させるステップは、
(i)該ネットワークモデルの能力を増強することができる改善機能を有するネットワーク反応構成要素を同定するように該入力データセットに照会するステップと、
(ii)該改善機能を有するネットワーク反応構成要素をステップ(b)(iv)のサブセットに組み込んで修正されたデータ構造を取得するステップであって、前記連結性及び流れのネットワークモデルは、該セット下で前記代謝反応を通るフラックスの定量的な量またはフラックスの速度を示し、該ステップ(b)(iv)のサブセットへの該改善機能を有するネットワーク反応構成要素の組み込みによって、最適化された前記ウイルスもしくは細胞の代謝ネットワークモデルを特定する修正されたデータ構造が生成される、ステップと
によって実行される、実行可能な命令と
が該コンピュータ読み取り可能な格納媒体に記録されている、システム。 - 前記関連付けの少なくとも1つが、1つのネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と複数のネットワーク反応とを有する、請求項1、13、26または38に記載のプロセス。
- 前記関連付けの少なくとも1つが、1つのネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と複数のネットワーク反応構成要素と複数のネットワーク反応とを有し;そして、前記関連付けの少なくとも1つが、第1のネットワーク反応構成要素と関連付けられた複数のネットワーク遺伝子構成要素と、第2のネットワーク反応構成要素と関連付けられた1つのネットワーク遺伝子構成要素とを有し、かつ該第1のネットワーク反応構成要素及び該第2のネットワーク反応構成要素の両方が1つのネットワーク反応と関連付けられている、請求項1、13、26または38に記載のプロセス。
- 前記関連付けの少なくとも1つが、1つのネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と複数のネットワーク反応とを有する、請求項58、59または60に記載のシステム。
- 前記関連付けの少なくとも1つが、1つのネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と1つのネットワーク反応構成要素と1つのネットワーク反応とを有し;前記関連付けの少なくとも1つが、複数のネットワーク遺伝子構成要素と複数のネットワーク反応構成要素と複数のネットワーク反応とを有し;そして、前記関連付けの少なくとも1つが、第1のネットワーク反応構成要素と関連付けられた複数のネットワーク遺伝子構成要素と、第2のネットワーク反応構成要素と関連付けられた1つのネットワーク遺伝子構成要素とを有し、かつ該第1のネットワーク反応構成要素及び該第2のネットワーク反応構成要素の両方が1つのネットワーク反応と関連付けられている、請求項58、59または60に記載のシステム。
- ウイルスもしくは細胞の拡張可能な出力代謝ネットワークモデルを構築するためのコンピュータによって実行されるプロセスであって、該プロセスは、格納手段と処理手段とを含むコンピュータシステムによって実行され、
該プロセスは、以下:
(a)該処理手段が、該格納手段に格納された関連データベースにアクセスするステップであって、該関連データベースは、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報を含むレコードと、ネットワーク代謝反応構成要素に関する情報を含むレコードと、ネットワーク反応に関する情報を含むレコードとを含み、ネットワーク遺伝子構成要素に関する情報を含む各レコードは、核酸配列、核酸構造、名称、または、オープンリーディングフレーム(ORF)の記号表現を含み、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のレコードは、遺伝子産物のアミノ酸配列を含む、ステップと、
(b)該処理手段が、前記ネットワーク遺伝子構成要素、ネットワーク反応構成要素及びネットワーク反応を関連付けるデータ構造を形成するステップであって、
該ネットワーク遺伝子構成要素は、以下:
アミノ酸配列を含むネットワーク反応構成要素に関する情報の1以上のレコードを該アミノ酸配列をコードするオープンリーディングフレーム(ORF)を含むネットワーク遺伝子構成要素に関する情報の1以上のレコードにリンクする1以上の関連付けレコードであって、
該1以上の関連付けレコードは、該ネットワーク反応構成要素に関する情報のレコードまたは該ネットワーク反応構成要素に関する情報のレコードにリンクされたブール論理演算子を含む、1以上の関連付けレコード
を該処理手段によって形成することによって前記ネットワーク反応構成要素と関連付けられ、
該ネットワーク反応構成要素は、以下:
ネットワーク反応に関する情報の1以上のレコードを、前記ネットワークモデルにリンクする1以上の関連付けレコードであって、
該1以上の関連付けレコードは、ネットワーク反応構成要素に関する情報の1以上のレコードを、前記反応に関する情報の1以上のレコードにリンクし、
該1以上の関連付けレコードは、前記ネットワーク反応構成要素に関する情報のレコードにリンクされたブール論理演算子を含み、該データ構造は、該ネットワーク反応構成要素の連結性及び流れのネットワークモデルを特定するデータセットを確立する、1以上の関連付けレコード
を処理手段によって形成することによって前記反応と関連付けられている、ステップと、
(c)該処理手段が、前記データを反応物フラックスの数学的記述に変換するステップであって、該変換するステップは、化学量論マトリックス及び制約セットを形成し、該格納手段に格納することを含み、該化学量論マトリックスは、ステップ(b)の関連付けレコードによって定義された該代謝ネットワークにおける反応物及び産物の化学量論係数に対応する要素を有し、
該制約セットは、条件セット、及び、該化学量論マトリックスにおいて記述されている該代謝ネットワーク反応を通じた質量、電子もしくはエネルギーの最小流量もしくは最大流量、または、該化学量論マトリックスにおいて記述されている代謝ネットワーク反応の方向性を特定し、
該化学量論マトリックス及び制約セットは、該条件セット下で該ネットワーク反応を通るフラックスの量またはフラックスの速度を定義する、ステップと、
(d)該処理手段が、ユーザーに該ネットワーク反応構成要素を通るフラックスの量またはフラックスの速度の出力を提供するステップと
を含む、プロセス。
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