Bioinformatska orodja in modeliranje v sintezni biologiji Izbrani

Bioinformatska orodja in modeliranje v sintezni biologiji Izbrani primeri

‚Sintezna bioinformatika‘ Ker sta načrtovanje in izvedba poskusov v laboratoriju povezana z razumevanjem molekularne biologije in DNA-tehnologije, lahko uporabljamo nekatera standardna bioinformatska orodja za: - primerjavo / poravnavo zaporedij - določanje prisotnosti restrikcijskih mest - … Razen standardnih orodij se pojavljajo nova, specifična za sintezno biologijo: za načrtovanje bioloških vezij, za modeliranje procesov in za ovrednotenje meritev na delih in. Tudi razvoj ustreznih postopkov načrtovanja vezij in validacije modelov in postopkov nekateri uvrščajo na področje bioinformatike v sintezni biologiji. Nekatera računalniška orodja so podobna tudi v biologiji sistemov. Synthetic Biology, IET vol 1, issue 1. 2: 68 -70 (2007)

Kategorije aplikacij za SB (Puriney): • • • Načrtovanje vezij in simulacije Optimizacija vezij Načrtovanje DNA in RNA Načrtovanje proteinov Integracija projektov

Računalniška orodja v SB (OWW): za področja načrtovanja vezij, izvedbe simulacij, delo z bazami podatkov, sistemi za upravljanje laboratorijev, avtomatizacijsko programje, …. – niso sistematično urejena po skupinah.

Orodja za inženiring poti (Zhao): za načrtovanje poti, za sestavljanje poti, za optimizacijo poti (optimizacija ravni izražanja genov, optimizacija aktivnosti proteina).

http: //54. 235. 254. 95/gd/

http: //web. mit. edu/jagoler/www/biojade/

http: //www. tinkercell. com/Home Deepak Chandran and Herbert M. Sauro. "Hierarchical Modeling for Synthetic Biology", ACS Synthetic Biology 2012, 1(8), pp. 353 -364 Deepak Chandran, Frank T Bergmann and Herbert M Sauro. "Tinker. Cell: modular CAD tool for synthetic biology". Journal of Biological Engineering 2009, 3: 19 Deepak Chandran, Frank T. Bergmann and Herbert M. Sauro. "Computer-aided design of biological circuits using Tinker. Cell". Bioengineering Bugs 2010, 1: 4 pp. 276 - 283

Tinker. Cell je sinteznobiološko orodje za računalniško načrtovanje (CAD, computer-aided design). V SB je potrebno stalno usklajevanje med bazami podatkov, eksperimentalnimi podatki in modeli. Idealni CAD v SB bi naj omogočal, da uporabnik sam nariše biološki sistem in ga nato analizira. Analiza vključuje analizo in optimizacijo nukleotidnih zaporedij, iskanje komponent v bazah podatkov, generiranje več verzij nekega sistema in njihovo primerjavo, matematično analizo nelinearnih sistemov, stohastične simulacije in strukturne analize, napoved sprememb pri usmerjeni evoluciji http: //www. tinkercell. com

Idealna zasnova računalniškega orodja za delo v sintezni biologiji

Pomen modeliranja v sintezni biologiji Matematično modeliranje je potrebno dvakrat v inženirske ciklu: pred sestavljanjem sistema in po sestavljanju, v procesu validacije. V prvi fazi želimo zagotoviti predvidljivost obnašanja sistema, izvedemo simulacijo zmogljivosti in preverimo robustnost. Z zamenjevanjem komponent v sistemu poskušamo dobiti tako sestavo sistema, da bo imel čim boljše karakteristike. V končni stopnji modeliranje uporabimo za (matematični) opis novega sistema, za opredelitev njegovega obnašanja v spremenjenih pogojih (tudi takih, ki jih je v laboratoriju težko preizkusiti), hkrati pa to služi kot osnova za načrtovanje izboljšanih verzij sistema. Modeli so lahko različno kompleksni, od modeliranja sekundarnih in terciarnih struktur do predvidevanja pretoka metabolitov v neki sintezni poti. S tem si lahko skrajšamo laboratorijsko delo, saj naredimo manj napak, to pa pomeni tudi manjše stroške razvoja nekega delujočega sistema. Synthetic Biology, IET vol 1, issue 1. 2: 68 -70 (2007)