细胞中的代谢调控非常复杂，一个特定的细胞功能往往由一系列不同类型的代谢途径调控相互作用决定。例如，氨基酸的代谢通常由不同类型的相互作用组成的反馈或前馈回路来调节。由于缺乏对这些调控关系的全局性认识，对细胞进行代谢重塑时常触发胞内复杂调控而无法达到预期目标，这是目前细胞工厂构建中的存在的共性问题。通常不同类型的调控数据散落在各个不同的数据库，生物学家很难通过仅关注与所研究的代谢物/蛋白质密切相关的一两类相互作用来识别这种复杂调控级联关系。因此，将这些不同类型的调控相互作用汇集在一起，并提供方便的交互方式，将极大的方便生物学家挖掘和理解生物体内的复杂调控关系。传统的关系型数据库往往以非直接的方式来表示数据之间的关系，识别这种类型的复杂调控级联关系需要额外操作步骤且效率不高。相比之下，图数据库是专门为这类应用设计的数据存储形式，更适合异质性数据的管理和处理复杂查询。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所生物设计中心平台实验室开发了目前首个基于图数据库的大肠杆菌调控图谱云平台ERMer (E. coli Regulation Miner)。ERMer通过结合AWS Neptune图数据库、无服务器架构和图形可视化引擎，实现了多种复杂调控级联或模式的快速检索和可视化。 

　　ERMer目前主要提供以下功能： 

　　（1）交互式搜索：用户通过交互式搜索查询级联关系，ERMer可以显示与查询对象有关的所有相互作用，并且用户可以在图中选择一个特定的节点再次触发交互搜索。通过这种方式，用户可以交互式地探索大肠杆菌的调控图谱； 

　　（2）调控级联检索：用户通过指定代谢物-基因、最大搜索长度、最短或最全搜索方法，可以快速得到所有调控链路，有助于用户发现新的调控模式以及一些潜在的代谢工程靶点（调控策略）； 

　　（3）Q&A智能问答：通过问答方式检索跨路径的关键调控代谢物和调控因子。目前，EMRer设计了10个生物学问题，包括给定两个途径间的关键转录因子是什么，调控模式分别是什么，给定两个途径间的关键调控代谢物是什么，以及转录因子间的调控层级关系是什么等。 

　　该研究提出了一个存储和分析高连接性数据的新框架，具备很好的通用性和扩展性，可以非常方便的扩展到其他物种和其他应用。 

　　该研究得到国家重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动、中国科学院青年创新促进会项目的支持，相关成果发表在期刊Nucleic Acids Research (NAR)。天津工业生物所毛志涛博士后、王若宇助理研究员和李浩然助理研究员为论文共同第一作者，廖小平副研究员和马红武研究员为论文共同通讯作者。 　　  

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通过结合AWS Neptune图数据库、无服务器架构和图形可视化引擎，ERMer提供了与大肠杆菌全局调控图谱的多种交互方式