Институт математических проблем биологии РАН, Пущино
Институт молекулярной генетики РАН, Москва

Аннотация. Разработано программное обеспечение для построения математической модели стационарного метаболизма растущей клетки, позволяющее производить расчёт оптимальных экономических коэффициентов роста биомассы и выделения продуктов биосинтеза, достижимых при идеальной регуляции процессов, и соответствующее этим оптимальным режимам метаболизма распределение скоростей реакций внутри клетки и в её компартментах, включая скорости обмена метаболитами между компартментами. Созданная программа FLUX II работает в среде Windows. Программа имеет удобный интерфейс, обеспечена средствами, исключающими зацикливание алгоритма и позволяющими производить содержательный анализ построенной модели. Программа обеспечивает также представление результатов расчета и анализа модели в цифровой и графической форме. С помощью созданной программы построена математическая модель стационарного метаболизма клетки E.coli, и рассчитан наилучший возможный экономический коэффициент для роста биомассы этой клетки в аэробных условиях на глюкозе и соответствующее этому режиму метаболизма распределение скоростей реакций. Показано удовлетворительное согласие результатов расчетов и анализа с данными, полученными в эксперименте. Обсуждены возможные пути использования программы при решении практических задач современной биотехнологии.

Ключевые слова: математическое моделирование, модель стационарного клеточного метаболизма, экономический коэффициент биосинтеза, оптимизационные задачи, линейное программирование.