Estimation cohérente de l'énergie de Gibbs en utilisant les contributions des composants

Les énergies de Gibbs standard des réactions sont de plus en plus utilisées dans la modélisation métabolique pour appliquer des contraintes thermodynamiques sur les taux de réaction, les concentrations de métabolites et les paramètres cinétiques. L'augmentation du champ et de la diversité des modèles métaboliques a conduit les scientifiques à rechercher des solutions à l'échelle du génome capables d'estimer l'énergie de Gibbs standard de toutes les réactions du métabolisme. Les méthodes de contribution de groupe augmentent considérablement la couverture, bien qu'au prix d'une précision réduite. Nous présentons ici un moyen de combiner les estimations de contribution de groupe avec les contributions plus précises des réactifs en décomposant chaque réaction en deux parties et en appliquant l'une des méthodes à chacune d'elles. Cette méthode donne la priorité aux contributions des réactifs sur celles des groupes tout en garantissant que toutes les estimations seront cohérentes, c'est-à-dire ne violeront pas la première loi de la thermodynamique. Nous montrons qu'il y a une augmentation significative de la précision de nos estimations par rapport à la contribution standard des groupes. Plus précisément, nos résultats de validation croisée montrent une réduction de 80 % de la médiane des résidus absolus pour les réactions pouvant être dérivées uniquement par les contributions des réactifs. Nous fournissons l'ensemble du cadre et le code source pour dériver des estimations de l'énergie de Gibbs des réactions standard, ainsi que des intervalles de confiance, et croyons que cela facilitera l'utilisation large des données thermodynamiques pour une meilleure compréhension du métabolisme.