近日，昆山杜克大学环境科学助理教授曹焕生博士所在团队在科学期刊《自然-通讯》上发表系统生物学研究论文。系统生物学旨在从整体的角度探究生命系统代谢的调节。
这项研究聚焦于细胞内代谢调控，研究结果为医学研究以及其他领域提供了宝贵的洞见。
曹焕生博士介绍：“现在的代谢网络只是数学上的表述，缺乏实际的生物约束和调控，就像一具没有血肉的人体骨架。而我们的工作是为代谢网络添加调控机制的重要一步，即为骨架添加上血肉。”
研究团队还包括曹焕生博士的长期研究合作者——同济大学教授李高阳，曹博士在昆山杜克大学的研究助理刘俐，以及吉林大学教授杜伟。
研究人员结合生物学和计算知识，开发了表征代谢网络的新方法，拓展了对代谢网络的理解，并通过自己的微生物实验收集生物数据来验证模型。
研究模型聚焦于产生能量的代谢反应如何在细胞内受到调控，揭示了调控机制，即细胞为确保生物过程受控而进行的一系列步骤。
研究成果尤其加深了我们对细胞内全局基因调控和局部代谢物/底物调控的理解。全局基因调控是指控制基因编码酶的时机、位置和数量的过程，用于将葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等物质转化为能量。局部代谢物是指在代谢过程中为调节酶的活动而产生的物质。
这些过程在此前的研究中有过简单的描述。曹焕生博士解释，以前的研究结论就像一张非常基本的地图，而他们的研究则是给交通图增加了一层重要的动态调控机制，是我们进一步来揭示细胞代谢的动态运作机制。
曹焕生博士介绍：“我们的研究在细胞代谢和多组学整合的基础研究方面迈出了重要的一步，这些都是具有挑战性且尚未解决的复杂问题。”
“此外，研究结果在健康研究中也有潜在的应用前景。例如，可用于癌症诊断，以了解病变细胞的细胞代谢与正常细胞的细胞代谢如何不同或在调控上有何差异。”
研究人员已经在利用项目开发的模型来了解南极绿藻如何适应极端气候，目前已完成了实验室多组学数据采集的实验并正在进行多组学数据收集。
曹焕生博士介绍，下一步的研究工作也已启动，“希望开发代谢网络下一代综合表征，具有全面调控功能，从而推断细胞代谢的动态运行机制。”
他将在明年四月于美国马里兰州巴尔的摩举办的第五届国际细胞与实验生物学会议（5th CEB）上汇报这项研究成果。此次会议由联合科学集团 (USG) 主办。
