劉 輝 張會(huì)生 童火艷 江曉楠 陳曉婷

(1.廣東海天創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 廣東 佛山 528000; 2.佛山市國創(chuàng)生物發(fā)酵食品技術(shù)創(chuàng)新中心, 廣東 佛山 528000)

1 系統(tǒng)生物信息的概念

早在1969 年, Bertalanfy LV 就提出了一般系統(tǒng)理論(generalsystemstheory), 他在文章中指出生物體是一個(gè)開放系統(tǒng), 對(duì)其組成及生物學(xué)功能的深入研究最終需要借助于計(jì)算機(jī)和工程學(xué)等其他分支學(xué)科才能完成[1]。1999 年, 由Leroy Hood 創(chuàng)立的系統(tǒng)生物學(xué)(systemsbiology)則是在以還原論為主流的現(xiàn)代生物學(xué)中反其道而行之, 把這種以整體為研究對(duì)象的概念重新提出。他給系統(tǒng)生物學(xué)賦予了這樣的定義, 系統(tǒng)生物學(xué)(systemsbiology)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構(gòu)成, 以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。換言之, 以往的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)僅關(guān)心基因和蛋白質(zhì)的個(gè)案, 而系統(tǒng)生物學(xué)則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。顯然, 系統(tǒng)生物學(xué)是以整體性研究為特征的一種大科學(xué), 是生物學(xué)領(lǐng)域革命性的方法論。如果系統(tǒng)生物學(xué)被當(dāng)作為研究生物食品發(fā)酵及開發(fā)的方法之一，那么從一開始，他就有意識(shí)的將還原和整合空間范圍有機(jī)的結(jié)合。這種方法可以從不同起點(diǎn)出發(fā)對(duì)生物功能的系統(tǒng)進(jìn)行研究[2]。

2 系統(tǒng)生物學(xué)在發(fā)酵食品中的研究方法

2.1 自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)方法

隨著“組學(xué)”的廣泛性研究，自上而下生物系統(tǒng)研究成為一種新型和具有優(yōu)勢的方法。這個(gè)系統(tǒng)一開始就鳥類的眼睛從天空中和整體開始，通過研究基因組的大量數(shù)據(jù)有針對(duì)性的發(fā)現(xiàn)和描述底部的生物機(jī)制即部分和他們的整體相互作用。在自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)，主要目的是利用初始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反復(fù)循環(huán)發(fā)現(xiàn)新的分子機(jī)制，然后通過數(shù)據(jù)分析、整合測定分子濃度，最終建立分子相互之內(nèi)和之間的假說模式。這些假說可以預(yù)測新的關(guān)系并且通過新的實(shí)驗(yàn)規(guī)律被測定或者通過進(jìn)一步的生化分析。自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是其具有潛在完整性以及集合了代謝組學(xué)、通量組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)的應(yīng)用[3]。

任何一種自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)研究都面對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(上千個(gè)典型數(shù)據(jù)點(diǎn))[4]，需要對(duì)微生物經(jīng)過一定的處理。因?yàn)檫@些處理包括：遺傳方面(如：一點(diǎn)或多點(diǎn)突變或者蛋白過量表達(dá))、環(huán)境變化(改變營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子或外壓強(qiáng)度)、通過RNA干擾誘變、內(nèi)在動(dòng)態(tài)(如：細(xì)胞循環(huán)，或者通過食品成分的控制)。這些研究的目的是獲得足夠大的數(shù)據(jù)以了解系統(tǒng)生物，并且發(fā)生物的普遍形為。這種形為具有預(yù)測生物機(jī)制在系統(tǒng)中展示的能力[5-7]，為了發(fā)現(xiàn)功能的相關(guān)過程，就需要控制一系列的轉(zhuǎn)錄因子[8-10]。然而，無論多么龐大的數(shù)據(jù)庫，依然很難產(chǎn)生大量真實(shí)獨(dú)立的干擾，可以有效的說明很多在活細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控機(jī)制；雖然己經(jīng)有很多有意義的研究被報(bào)道出來，但他們所揭示的只是生物系統(tǒng)中的一個(gè)小部分。

大部分自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)使用的不同的模型描述不同時(shí)期系統(tǒng)變化。在早期階段，實(shí)驗(yàn)的主要目的是發(fā)現(xiàn)成份的共性和這些成份與DNA序列的關(guān)系、了解到在早期成份產(chǎn)生在何處，以及確定成分之間關(guān)系，根據(jù)線性關(guān)系和自變量的構(gòu)建一系列數(shù)學(xué)模型可以對(duì)主要成分分析，或貝式模型可以產(chǎn)生一些管理樹。這些結(jié)果有利于指導(dǎo)新的實(shí)驗(yàn)，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生新的相互作用理論或機(jī)理[11]，這種反復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程可以用計(jì)算機(jī)完成[12]。

自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)分子中的組成識(shí)別，強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)的形為即來源與系統(tǒng)數(shù)據(jù)‘逆向工程’。這樣可以揭示真實(shí)的機(jī)制組成、結(jié)構(gòu)現(xiàn)象學(xué)如：基因網(wǎng)絡(luò)[13-15]，或者僅確定其參數(shù)值。提出的相互作用的結(jié)構(gòu)例如：蛋白與蛋白之間或者基因網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，都可以被直接實(shí)驗(yàn)方法確定。一種提議可以充分說明蛋白在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中的作用[16-18]。問題是怎么樣選擇大量實(shí)驗(yàn)信息來建立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以其標(biāo)化化和系統(tǒng)化的確定[19]。

2.2 自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)

系統(tǒng)生物學(xué)更想了解到的是有生命活力的微生物機(jī)體內(nèi)部是如何運(yùn)作的。自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)是通過歸納方法來了解微生物機(jī)體內(nèi)部動(dòng)態(tài)，而自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)則是通過演繹方法了解微生物動(dòng)態(tài)，其主要是通過分子方法從己經(jīng)了解的較低級(jí)的系統(tǒng)進(jìn)入更加高級(jí)的機(jī)制理論系統(tǒng)。自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)開始于建設(shè)底層系統(tǒng)中的各種成份(如：酶修飾)之間的相互作用。然后整合這些模型預(yù)測系統(tǒng)形為。這個(gè)方法的最終目的是使聯(lián)合途徑模型進(jìn)入到整個(gè)系統(tǒng)水平中。通過研究和調(diào)整程序，在了解高級(jí)機(jī)理細(xì)節(jié)方面，模型通過整合更多的修飾過程而被特意的擴(kuò)大[20-21]。

自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)研究主要依靠：(1)成份的動(dòng)力學(xué)和物化特性實(shí)驗(yàn)研究(例如：酶活動(dòng)力學(xué)， 漫反射特性)或者通過研究單一酶活、或者利用參數(shù)評(píng)估策略。(2)收集反應(yīng)亞系統(tǒng)在細(xì)胞范圍內(nèi)受到的干擾數(shù)據(jù)。(3)通過(2)中數(shù)據(jù)建立一個(gè)系統(tǒng)的模型從而改善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。(4)軟件的開發(fā)為模型的分析和表述。

動(dòng)力學(xué)參數(shù)測定利用參數(shù)評(píng)估策略是要通過一些遺傳風(fēng)險(xiǎn)[22-23]。因?yàn)閯?dòng)力學(xué)模型常常是簡化的，一個(gè)參數(shù)評(píng)估策略不能產(chǎn)生真實(shí)的動(dòng)學(xué)參數(shù)。當(dāng)模型被擴(kuò)大后，同樣的數(shù)據(jù)被再一次輸入后就會(huì)產(chǎn)生的不同值，而且有些非測定數(shù)據(jù)就有可能因?yàn)殄e(cuò)誤的擬合而丟失。然而在一些情況下保留參數(shù)評(píng)估是唯一的選擇(如：真核生物信號(hào)和真核基因表達(dá))，因?yàn)樵隗w內(nèi)測定是十分困難，所以只有利用在體外測定動(dòng)力學(xué)參數(shù)。隨著高分辨率成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在可以解決在體內(nèi)測定酶活力方法。

計(jì)算細(xì)胞程序是一種十分接近自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)[24]。在這個(gè)程序中，目標(biāo)十分明確就是利用電腦復(fù)制真實(shí)的途徑，包括所有分子組份實(shí)驗(yàn)測定特性[25]。系統(tǒng)形為只是計(jì)算而不是似合。如果計(jì)算的形為不能反應(yīng)實(shí)驗(yàn)觀察系統(tǒng)形為，那么這個(gè)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)細(xì)胞模擬中“偽數(shù)據(jù)”及不被接收數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)細(xì)胞程序是結(jié)合了全部的通路構(gòu)建出一個(gè)詳細(xì)的生物模型。通過結(jié)合己報(bào)導(dǎo)期刊，模型可以過程JWS在線服務(wù)做出，這種在線服務(wù)可以利用計(jì)算機(jī)在線實(shí)驗(yàn)，例如：在途徑中的酶過量表達(dá)是否可以增加產(chǎn)物產(chǎn)量。JWS在線并不是軟件的開發(fā)：它的目的是提供真實(shí)的詳細(xì)的模型包括實(shí)驗(yàn)己測定的參數(shù)和整合己報(bào)導(dǎo)的科學(xué)期刊。JWS的獨(dú)特性在于它可以在沒有相應(yīng)的途徑電腦程序的情況下在線運(yùn)行。其它模式的數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在己經(jīng)建立，但是它們要求下載并且還需要整合模型及其構(gòu)建模型的軟件。

雖然所有的自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)都有一個(gè)普遍的目標(biāo)就是對(duì)微生物亞系統(tǒng)的基本機(jī)理的描述，但是所有自上而下的系統(tǒng)生物不同之處是來源不同，它們都是為了模型構(gòu)建。特別是模型結(jié)構(gòu)是反應(yīng)‘真實(shí)’化學(xué)結(jié)構(gòu)和變構(gòu)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。然而一些構(gòu)建的模型研究的是把實(shí)驗(yàn)工作輸入后得到一個(gè)詳細(xì)測定的動(dòng)力學(xué)參數(shù)或者研究的微生物酶學(xué)機(jī)理方面，另一些是采用文庫中的信息或者擬合動(dòng)力學(xué)參數(shù)簡化催化機(jī)理。因此一些自下而上的系統(tǒng)生物學(xué)研究比其它系統(tǒng)生物學(xué)更為精細(xì)。

2.3 自中向外系統(tǒng)生物學(xué)

自下而上和自上而下的系統(tǒng)生物學(xué)都有其局限性，它他們都只適用于己分離出的生物系統(tǒng)。由此產(chǎn)生了自中向外的系統(tǒng)生物學(xué)，其主要特點(diǎn)是可以以更為高級(jí)的群體生物中進(jìn)行研究[26]。它可以被描述成為一個(gè)連接自下而上和自上而下的方法，但是這只是生物系統(tǒng)中的一部分。因?yàn)樗膶?shí)用性強(qiáng)，所以它可以成功把“組計(jì)劃”進(jìn)行更為細(xì)質(zhì)的劃分。模型可以在任何一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)開始，當(dāng)然在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)要有足夠的可依靠的數(shù)據(jù)來建立模型，這是自中向外系統(tǒng)生物學(xué)的起點(diǎn)，它包括在己選定的水平上參數(shù)空間的開發(fā)。下一步是到達(dá)復(fù)雜構(gòu)成的更高或更低水平即外延水平，這種方法是一個(gè)好的例子是可以作為模型的中心， 能在細(xì)胞水平上代替修飾和成分對(duì)于電子、機(jī)械、或代謝功能的作用[27]。然后它可以通過合并細(xì)胞模型已達(dá)更高的組織和器官水平，從而進(jìn)入更為細(xì)質(zhì)描述了高水平的細(xì)胞和器宮的結(jié)構(gòu)[28]以及了解下游的基因被替代會(huì)對(duì)己知的基因翻譯成蛋白的影響[29-30]。

無論哪一種方法被采用，成功的模型可以跨越組織之間的不同水平。能引起特殊的表型特征揭示多角度相互作用。這將引導(dǎo)我們?nèi)パ芯總€(gè)非常重要的概念工具：在生物系統(tǒng)中很多復(fù)雜的相互作用的多維觀察可以被替代，我們將其稱為“景觀圖”。

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生物學(xué)在發(fā)酵食品開發(fā)中應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)發(fā)酵食品信息學(xué)

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)限定函數(shù)或目標(biāo)識(shí)別

途徑分析特點(diǎn)是產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，他能夠?qū)⒄洗蟛糠只蛉康慕Y(jié)點(diǎn)輸入到一個(gè)單一、廣泛的文本中。由于沒有網(wǎng)絡(luò)可以綜合表達(dá)全部的系統(tǒng)，因此建一個(gè)焦點(diǎn)用來約束系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)的變化，整合后數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體考慮而不是多種分子的綜合。近來，通過蛋白質(zhì)組學(xué)的解碼，一些功能分類蛋白質(zhì)的變化可以與心臟K+缺陷型途徑結(jié)合，因?yàn)檫@些蛋白可以識(shí)別代謝受體[31]。在案例研究中，一個(gè)單基因損傷誘導(dǎo)一個(gè)復(fù)雜病理表型。最終，建立以代謝生物學(xué)過程為焦點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中強(qiáng)調(diào)的是提取復(fù)雜分子重構(gòu)模型進(jìn)入缺陷型通路和整合心臟疾病的敏感源[32]。網(wǎng)絡(luò)中解卷積可以被用于確定主要治療被破壞途徑的逆轉(zhuǎn)或緩減。

在途徑分析過程中，額外加入結(jié)點(diǎn)不能被初始集測定，但可以被結(jié)合到網(wǎng)絡(luò)中，因此可以增加數(shù)據(jù)的覆蓋及分子在系統(tǒng)的中功能重要性和關(guān)鍵機(jī)理。例如，雖然在初始蛋白質(zhì)組學(xué)分析中可以逃脫檢測，但是TGF-(被整合到干細(xì)胞譜中特殊的分泌腺中。TGF-(的高連接表明它做一個(gè)集線器可以驅(qū)動(dòng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而且指出TGF-(在計(jì)算中關(guān)鍵作用并預(yù)測網(wǎng)絡(luò)功能。然后，這個(gè)結(jié)點(diǎn)在體外被阻斷表明他的在增強(qiáng)生命決定性中的主要功能[33]。

3.1.2 通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目標(biāo)識(shí)別

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征是利用信息技術(shù)識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)成份。包括：結(jié)點(diǎn)度和橋接的連接[34, 35]。在一個(gè)自由范圍的網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)的結(jié)點(diǎn)經(jīng)過很少的連接，于是有一些結(jié)點(diǎn)就被稱為集線器，他們的聯(lián)系很頻繁[36]。這樣就使得網(wǎng)絡(luò)功能更為穩(wěn)定，與集結(jié)器相比，隨機(jī)性結(jié)點(diǎn)可以有效減少連接的結(jié)點(diǎn)，從而有利于減少低連接點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的干擾。另一方面，集結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)阻斷物的識(shí)別可以用于評(píng)估集結(jié)器對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)及功能的臨界值。其它的中心參數(shù)例如：橋接可以指出重要功能性結(jié)點(diǎn)。而低連接的集結(jié)器，橋接結(jié)點(diǎn)在結(jié)點(diǎn)處是斷開，利用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，將高度連接的集合點(diǎn)的子圖相互連接起來，由此作為信息流通的渠道。然而，并不像集結(jié)器阻斷物那樣，橋接結(jié)點(diǎn)阻斷物是非致命的。而且橋結(jié)點(diǎn)顯示是依靠管量系統(tǒng)，不像蛋白那樣在一個(gè)復(fù)雜或者功能性模塊，這樣的管理傾向于相互關(guān)聯(lián)的基因表達(dá)[37]。這種相互作用表達(dá)可以作為藥性靶點(diǎn)，因?yàn)榈投拘钥梢灶A(yù)測非必要阻斷物，而且在功能之間的信息流的順式中斷可以證明治療的效果。一個(gè)蛋白的去除可以通過敲除或RNAi敲除，從系統(tǒng)中去除蛋白結(jié)點(diǎn)。對(duì)于在網(wǎng)絡(luò)中，在結(jié)點(diǎn)相連一些蛋白特殊的網(wǎng)絡(luò)連接表達(dá)是不可能被識(shí)別的，這些特別網(wǎng)絡(luò)連接是在疾病的表達(dá)關(guān)鍵。近期的方法設(shè)計(jì)表明網(wǎng)絡(luò)相互作用是以網(wǎng)絡(luò)相互接連為基礎(chǔ)，即網(wǎng)絡(luò)連接化擾動(dòng)[38]。在網(wǎng)絡(luò)化水平上，可以有效的預(yù)測孟德爾實(shí)驗(yàn)或者是外顯突。網(wǎng)絡(luò)連接擾動(dòng)只是干擾唯一結(jié)點(diǎn)連接，這一方法區(qū)別于全完結(jié)點(diǎn)去除。的確，利用網(wǎng)絡(luò)連接干擾區(qū)別每個(gè)基因特殊功能多態(tài)性的丟失或者加入，很多研究己確認(rèn)在單個(gè)基因與多個(gè)干擾有聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)連接化研究屬于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?，他用于預(yù)測食品特珠性或普遍性是很有發(fā)展?jié)摿Φ摹?/p>

3.1.3 作為發(fā)酵食品成分作用靶點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)途徑

網(wǎng)絡(luò)途徑要比只關(guān)注特別的結(jié)點(diǎn)作為突發(fā)系性能的關(guān)鍵因素更為全面，因?yàn)樗P(guān)注更多的目標(biāo)蛋白和因素(如：復(fù)雜性、構(gòu)建模型、信號(hào)及代謝途徑)，通過建立函數(shù)和研究途徑是如何構(gòu)成及變化，不僅可以解釋疾病狀態(tài)而且還可以提供比單一蛋白更多的適合食品成分靶點(diǎn)[39]。在ErbB途徑中，利用網(wǎng)絡(luò)途徑方法可以確定最佳的癌癥治療作用目標(biāo)。通過ErbB信號(hào)網(wǎng)絡(luò)電腦模型，研究識(shí)別大部分有效目標(biāo)的配體，描述的途徑可能對(duì)ErbB3阻遏特最為敏感，隨后確定與目標(biāo)作用的單克隆抗體。ErbB3在途徑中的主要功能僅僅是通過網(wǎng)絡(luò)分析出來。因此這項(xiàng)研究說明網(wǎng)絡(luò)是如何作為工具來確定主要途徑和進(jìn)行最佳選擇治療目標(biāo)的。

3.2 系統(tǒng)建模

3.2.1 生物發(fā)酵復(fù)雜性的多層次整合

擴(kuò)展多個(gè)水平系統(tǒng)整合是將連接轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)數(shù)據(jù)輸入到單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使其成為代謝干擾中有效模型[40]。近來多層次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建模在“Nanog敲除”后被用于干細(xì)胞生命轉(zhuǎn)變[41]。通過分析其遺傳表征改變將其與轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)的圖片結(jié)合，數(shù)據(jù)流的動(dòng)態(tài)監(jiān)管過程也同時(shí)被揭示出。而不是單獨(dú)的依靠序列的改變加復(fù)雜性，詳細(xì)的管理作用反饋是可被觀察到的。由于轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控先于染色體重組，而且轉(zhuǎn)錄因子多樣改變不能引導(dǎo)目的基因mRNA的多樣性，因此轉(zhuǎn)錄或者后轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用在不同的細(xì)胞中都是很重要的，這些研究表明多層整合網(wǎng)絡(luò)解釋并建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。

3.2.2 構(gòu)建發(fā)酵食品成分-蛋白相互關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

美國食品與藥品管理局(FDA)己經(jīng)批準(zhǔn)藥品及其作用靶點(diǎn)可以用于建立藥品-蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)(一個(gè)-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接結(jié)著藥品的結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)利用一般的靶蛋白和作用位點(diǎn)-蛋白以及靶蛋白網(wǎng)絡(luò)連接被普通藥品作用的蛋白靶點(diǎn))。所以區(qū)別藥品或食品的特性，發(fā)現(xiàn)作用過程變得十分明顯[42]。定量拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析揭示了在這些藥品或食品成分網(wǎng)絡(luò)中后續(xù)藥品或食品成分的高頻發(fā)現(xiàn)，同時(shí)說明藥品和食品成分發(fā)現(xiàn)或開發(fā)過程一直依靠著大量前期證明有效的靶蛋白，這些傳統(tǒng)的方法己經(jīng)產(chǎn)生一系列先進(jìn)的儀器，利用絡(luò)網(wǎng)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以明確疾病和致病基因與藥品作用位點(diǎn)的聯(lián)系。

將其引入食品開發(fā)一個(gè)食品成分與疾病學(xué)作用越多，在其途徑長度方面，分子步驟越少。因此病因靶點(diǎn)食品元素可以顯示途徑的長度比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)距離要短很多，但是途徑的長度對(duì)于大多數(shù)食品元素與隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)距離是匹配的，說明這些食品元素的主要緩解特性是消除癥狀的唯一方法，而不是疾病的特殊作用靶點(diǎn)。然而近來更多的食品元素介紹的分析表明現(xiàn)在正在向著更為合理食品成分設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。就這一點(diǎn)而言，食品元素與疾病關(guān)系的系統(tǒng)評(píng)估通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行，極大的豐富引導(dǎo)新食品開發(fā)使用與鑒定，同時(shí)也期待加強(qiáng)在食品病理學(xué)和食品元素靶點(diǎn)鑒定方面分子知識(shí)[43]。

3.2.3 利用化學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)建立網(wǎng)絡(luò)發(fā)酵食品成分

在構(gòu)建食品成分與潛在配體之間化學(xué)構(gòu)成方面，屬于一種相似的數(shù)據(jù)模型作為新的方法構(gòu)建模型和預(yù)測藥靶點(diǎn)相互作用[44-45]。大量的食品成分網(wǎng)絡(luò)途徑通過與靶蛋白之間作用前后，化學(xué)成分配體之間建?？梢灶A(yù)測新靶點(diǎn)，包括主要作用位點(diǎn)和脫靶蛋白解釋為副作用。隨著新的和意想不到的食品成分關(guān)系，發(fā)現(xiàn)貫穿主要分類的蛋白與序列和結(jié)構(gòu)無關(guān)[46]。大量的預(yù)測模型通過連結(jié)分析證明是有效的，對(duì)化學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)的運(yùn)用提供有力的支持。通過結(jié)構(gòu)活性數(shù)據(jù)預(yù)測多個(gè)連接靶點(diǎn)成份，一個(gè)派生的網(wǎng)絡(luò)途徑(化學(xué)基因組空間學(xué)，其主要說明在基因家族之間有著很高的相互作用，提供方便的食品元素合成作用于預(yù)測靶點(diǎn)上[47]。闡明網(wǎng)絡(luò)是如何作為有用模板服務(wù)于統(tǒng)計(jì)學(xué)、電腦模型預(yù)測藥物配體相互作用以及說明了解多層藥理學(xué)的價(jià)值是十分有貢獻(xiàn)的，因?yàn)橐粋€(gè)混合物的特殊位點(diǎn)有兩個(gè)或者更多分子靶點(diǎn)。

4 結(jié)論及展望

網(wǎng)絡(luò)食品成分研究是一種新興工具，他的應(yīng)用促進(jìn)了新興的食品研發(fā)人員了解與人類相關(guān)的健康和疾病[42, 48]。網(wǎng)絡(luò)分析使更多已知系統(tǒng)通過揭示特殊的結(jié)點(diǎn)在食品成分介入后的反映得己說明，或者了解一些未知脫靶位點(diǎn)對(duì)現(xiàn)存食品的影響，然后建立模型后在系統(tǒng)內(nèi)擴(kuò)大的修飾，觀察特殊食品成分干擾對(duì)機(jī)理的改變很少。這種網(wǎng)絡(luò)方法加深了對(duì)疾病生物途徑的了解和系統(tǒng)食品科學(xué)，同時(shí)為下游的復(fù)雜多層次整合提供了模板[49]。在生理調(diào)控系統(tǒng)中關(guān)鍵是涉及到靶點(diǎn)作用的持續(xù)反饋，這一點(diǎn)在食品和藥品開發(fā)中十分重要，這樣的反饋可以了解食品或藥品介入后預(yù)測全部潛在負(fù)面效應(yīng)，包括食品元素的主要和輔助性質(zhì)對(duì)于靶點(diǎn)結(jié)合還是脫離作用。雖然廣泛網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用并沒有得到認(rèn)可，但系統(tǒng)生物學(xué)的出現(xiàn)提供了一個(gè)全新的方法，它具有潛在轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)和未來食品的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)使用的能力。