The analysis of structure, pathway and flux distribution in metabolic networks has become an important approach for understanding the functionality of metabolic systems.
For this analysis, a database system plays an important role in supporting convenient modeling of the metabolic systems. To provide it, a database system represents the characteristics of the biochemical networks. We designed a standardized and integrated scheme from the thorough comparison of the contents of different databases, and offered a “query by example”-type and navigational interface. It allows the user to find the data without background knowledge.
Together with the database system, we developed the analysis software to facilitate integrated pathway and flux analysis for metabolic networks within a user-friendly graphical user interface. This package provides various desirable features like obtaining maximum theoretical yields, examining and comparing the influences of genetic modifications to the flux distributions, classifying the metabolic system with measurements according to the system determinacy, and supporting dynamic visualization of calculated fluxes mapped on metabolic pathways.
To demonstrate the availability of developed package, it has been applied and tested for complex networks. In this study, we consider the metabolic analysis of Candida lipolytica producing citric acid carried out by Aiba and Matsuoka (1979)
This package allows users who are not familiar with the mathematical background of the metabolic flux analysis to perform flux analysis of metabolic networks easily
대사 네트워크의 구조, 경로 그리고 흐름 분포를 분석하는 것은 대사 시스템의 기능성을 이해하는 데에 있어서 중요한 접근방법이 되고 있다.
이러한 분석을 위해서 데이터베이스 시스템은 손쉬운 모델링을 위한 보조 도구로서 중요한 기능을 담당하며, 생화학적 네트워크의 특징을 잘 표현해야 한다. 따라서 본 연구에서는 다른 데이터베이스들의 내용들을 심층 비교하여 표준화되고 통합화된 구조를 디자인하였고, “예제에 의한 쿼리 (query)" 방식과 “순항 (navigational)” 방식의 검색환경을 제공하였다. 이를 통해 사용자는 배경지식 없이도 원하는 정보를 손쉽게 찾을 수 있도록 하였다.
데이터베이스 시스템과 더불어, 본 연구에서는 사용자 친화적인 그래픽 인터페이스를 가진 대사 네트워크의 흐름과 경로 분석을 통합적으로 손쉽게 수행할 수 있는 분석 소프트웨어를 개발하였다. 이 패키지는 다양한 특징들을 가지는 데, 예를 들면 최대 이론 수율 계산, 유전적 변형이 흐름 분포에 미치는 영향에 대한 비교와 관찰, system determinacy와 측정값에 따른 대사 시스템 분류 그리고 대사 경로에 계산된 흐름 값이 배치된 동적 시각화가 있다.
개발된 패키지의 유용성을 위해 다양하고 복잡한 대사 네트워크의 분석에 적용하였는데, 이중 여기서는 1979년 Aiba와 Matsuoka가 행한 citric acid 생산을 위한 Candida lipolytica 의 대사 분석을 고려하였다.
이 패키지를 통해 사용자들은 복잡한 수학적 배경 없이도 손쉽게 대사 네트워크의 흐름 분석을 수행할 수 있을 것이다.
