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摘要
构建高产高附加值产品的微生物细胞工厂是代谢工程的研究目标之一，设计高效的产品合成途径是实现这一目标的重要方式。不同微生物底盘因其代谢能力有所差异，故而可以利用的底物和生产的产品范围有限。为了扩大其生产能力，需要进行代谢途径从无到有的设计。传统代谢工程基于经验进行异源途径设计的方式低效且无法确保结果的全面性，而系统生物学技术的蓬勃发展，为途径设计提供了新的方法。异源代谢途径设计方法主要包括基于图论的途径设计和基于约束优化的途径设计，这些方法利用包含丰富代谢反应信息的数据库，通过图论搜索策略或约束算法，计算出多条产品合成途径，进而筛选出最优途径指导菌株改造。本文将对途径设计所依赖的数据库、途径设计算法及其在代谢工程中的应用进行详细介绍，并讨论现有算法在实际应用中存在的不足和挑战，为研究者选择不同方法进行产品合成途径设计提供指导。
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