目标产物对底物的转化率是工业菌株的重要指标之一，是发酵工艺成本控制的主要因素，通过敲除特定基因与代谢途径，减少副产物合成的损耗，加强主干代谢途径的通量，是实现此目标的主要手段之一。目前已有一些基因敲除靶标预测算法，如OptKnock、RobustKnock、GDLS等，这些算法采用混合整数双层优化方法，能够协调工业上产物产量最大化和自然进化形成的细胞生长最大化，但这些算法只能给出单个敲除方案，同时求解耗时很长。

　　澳门赌场天津工业生物技术研究所孙际宾研究组的计算生物学科研人员，沿用一种有严格数学验证的KKT（Karush-Kuhn-Tucker）技术来求解混合整数双层优化问题，结合细胞代谢网络，开发了一种反应（酶）敲除的预测方法ReacKnock，从而能够保证预测结果的正确性，并大大缩短求解计算时间，尤其是可提供多敲除策略。

　　在大肠杆菌全基因组规模代谢网络基础上，针对琥珀酸（Succinate）、乙醇（Ethanol）、乙酸（Acetate）、氢气（Hydrogen）、甲酸（Formate）、乙醇酸（Glycolate）、乳酸（Lactate）、富马酸（Fumarate）、苏氨酸（Threonine）这9种典型化学品，应用ReacKnock和OptKnock两种算法进行了预测对比计算，计算结果分别以FVA（Flux Variability Analysis）验证虚拟突变株的最大生产和以FBA（Flux Balance Analysis）验证虚拟突变株的最大生长。结果显示，ReacKnock给出的敲除预测其产物对底物转化率更高（见表1）；由于所得为高精度解，计算结果完全符合FVA对生产的验证和FBA对生长的验证；ReacKnock可以求出同样删除数目下的全部替代方案，表2给出了就大肠杆菌生产琥珀酸的10个最佳6酶组合的敲除策略；由于算法的简练，计算速度上，ReacKnock相比OptKnock有近10倍的提速。

　　该研究提供的方法可以求出同样删除数目下的全部替代敲除方案，可以为实际工业菌株的基因工程设计提供较多的思路和选择，便于实验实施。该方法具有普适性，适用于所有工业微生物，可以在其基因组规模代谢网络上进行计算后再指导实验。

　　该研究得到国家“973”、“863”、自然基金和天津科技支撑项目的支持，相关研究成果已经发表在PLoS One期刊。天津工生所的计算生物学科研人员徐自祥为论文的第一作者。

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