Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Система автоматизации проектных работ по созданию живого организма

Разработана САПР для биологов
Анна Саблина, «Вечный Разум»

Программа TinkerCell позволяет создавать модели сетей молекулярно-биологических взаимодействий из доступных в базах данных клеточных «частей» и наблюдать их динамику. Она должна стать мощным инструментом для синтетической биологии.

Deepak Chandran и Frank Bergmann из University of Washington в Сиэтле разработали аналог САПР для визуального моделирования молекулярно-биологических процессов, которая поддерживает многоступенчатую иерархию биологических «частей», каждая из которых обладает набором атрибутов. Самые крупные семейства объектов: фермент, транскрипционный фактор, промотор, кодирующая белок последовательность ДНК, терминатор, мРНК, флуоресцентный белок-репортер. На семейства разбиты также и процессы, происходящие с этими объектами: биохимическая реакция, связывание с промотором, транскрипция, трансляция. Примерами атрибутов являются последовательность мономеров и константа скорости. Программа позволяет моделировать, причём с учётом пространственной организации клеток, кинетику таких процессов, как внеклеточная и внутриклеточная передача сигнала белками, в том числе протекающая в сети взаимодействий белков с многочисленными петлями положительной и отрицательной обратной связи, регуляция транскрипции генов, сигнал от флуоресцентных белков-репортеров и более сложные, основанные на перечисленных, например генные регуляторные сети. Гибкий фреймворк, объектная структура TinkerCell для моделирования позволяет ей легко приспосабливаться под изменения наших знаний о составе и взаимодействиях биологических молекул. Это может быть даже изменение того, какими атрибутами характеризуется определённый тип объектов. Доступны детерминистические (определённые) и стохастические (с элементом случайности) модели симуляции, анализ контроля метаболизма, анализ баланса потоков, одно- и двумерный анализ устойчивого равновесия.

Используемые базы данных предоставляют набор возможных объектов (белков и последовательностей ДНК) для моделирования молекулярных взаимодействий, принадлежащих к определённому организму. Также там имеются данные о конкретных характеристиках взаимодействия объектов, например, местах связывания транскрипционного фактора с промотором. Кроме использования БД можно ввести в систему свой элемент, например, последовательность ДНК, и пронаблюдать его влияние на его поведение. 

Программа поддерживает модули, которыми являются относительно замкнутые небольшие сети взаимодействий белков, взаимодействующие с другими подобными сетями через интерфейсы.

Программа написана на языке С++ с использованием библиотеки Qt. Она предоставляет обширный API для  программирования плагинов и скриптов на C и Python, которые позволяют, с одной стороны, загружать биологические «части» из баз данных, а с другой стороны, осуществлять различные методы анализа динамики и устойчивости системы. Например, разработчик, располагающий базой белков и нуклеотидных последовательностей по Escherichia coli, может разработать скрипт для доступа к этой базе из TinkerCell. Программа является свободным ПО с открытым исходным кодом, распространяемым по лицензии типа BSD, позволяющей распространять модифицированный код под менее свободной лицензией. Основная часть анализа осуществляется библиотеками С и С++ и модулями на Python, происходящими от третьих лиц, TinkerCell представляет лишь визуальный интерфейс и front-end для них. С помощью модулей и надстроек, создаваемых разработчиками под TinkerCell, пользователи могут составлять модели, используя визуальный или скриптовый интерфейс. Последний использует язык Antimony, разработанный теми же авторами.

С помощью программы можно моделировать влияние различных изменений на поведение биологической системы и затем сравнивать полученный результат с экспериментальными данными, чтобы определить степень правильности наших представлений о функционировании организмов. Также при помощи программы можно тестировать различные методы синтетической биологии.

Программа, документация и обучающие курсы доступны на http://www.tinkercell.com.

Источники:


Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
12.01.2010

Читать статьи по темам:

биоинформатика компьютеры молекулярная биология синтетическая биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Биоинформатика – это не наука

В последние десятилетия появилось много новых наук с модными названиями: биоинформатика, геномика, протеомика, системная биология... Но по сути биоинформатика – не наука, а набор технологий и задач, которые решают с их помощью.

читать

Фрактальная ДНК

ДНК в ядре клетки упакована в невероятно компактную «фрактальную глобулу», на поверхность которой перемещаются необходимые для синтеза белка гены.

читать

Метаболомика против рака

Термин «метаболомика» пока не так известен, как геномика, изучение генов, или протеомика, изучение внутриклеточных белков. Изучение метаболитов предстательной железы позволило найти маркер, с помощью которого, возможно, удастся выявлять рак простаты по анализу мочи.

читать

Майкрософт для врачей

Российское представительство Microsoft объявило о старте конкурса на лучшие программные решения для медицинских учреждений – Microsoft4Doctors.

читать

Проект «Индивидуальный геном» приглашает добровольцев

Организаторы Personal Genome Project предлагают всем желающим разместить информацию об их геномах и медицинских данных в открытом доступе.

читать