Advances in Minimal Cell Models: a New Approach to Synthetic Biology and Origin of Life

Stano, Pasquale

doi:10.5772/23129

Cited by 2 publications

(2 citation statements)

References 77 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Рассматривая перспективы создания «виртуальной клетки» в свете существующего уровня развития методов и подходов в области математического моделирования, программных средств, баз данных и экспериментальных возможностей, следует отметить, что стартовым шагом в развитии всего направления может быть создание моделей «минимальной клетки» [9,106,107]. Однако, в целом, развитие направления «электронной клетки» сильно зависит от достижений в области функциональной аннотации геномов, транскриптомов, протеомов и т. д. Возможно, в перспективе, именно функциональная аннотация геномов может стать одной из наиболее труднопреодолимых проблем, в силу существенного отставания уровня развития ее подходов от методов скоростного секвенирования и анализа геномов.…”

Section: перспективыunclassified

In Silico Cell: Challenges and Perspectives

Akberdin¹

2013

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

Аннотация. В статье приведен обзор исследований по созданию «электронной клетки» -информационно-компьютерного ресурса, позволяющего моделировать полный метаболизм клетки с учетом процессов генетической регуляции и механизмов клеточного роста и деления; освящены основные проблемы для ее создания и существующие подходы к ее решению, в том числе, разработанные и развиваемые в Институте цитологии и генетики СО РАН.Ключевые слова: электронная клетка, элементарная подсистема, моделирование. ВВЕДЕНИЕС начала 50-60-х годов двадцатого столетия, после открытия структуры ДНК [1], как основного носителя генетической информации в живых системах, и фундаментальных принципов регуляции экспрессии генов [2], началось интенсивное изучение законов функционирования молекулярно-генетических систем. Открытие структуры ДНК послужило толчком для развития методов молекулярной биологии, направленных на выявление генов и функций кодируемых ими белков. Вплоть до создания высокопроизводительных экспериментальных подходов (конец 90-х годов 20-го столетия -начало 21 века), в силу существующих возможностей, любая живая система рассматривалась как набор элементарных компонентов, которые исследовались независимо от остальных. В научной литературе такой подход позиционируется как редукционистский, в противоположность системному (интегративному) подходу (рис. 1), однако широко используется и в настоящее время. Системный подход получил совершенно новые возможности с появлением современных экспериментальных технологий, компьютерных систем, предназначенных для анализа огромного массива генерируемых экспериментальных данных, и методов высокопроизводительных вычислений [3]. Появилась возможность реконструкции на качественном уровне молекулярно-генетических систем, обеспечивающих функционирование, как отдельных клеток, так и тканей, органов и организмов в целом в условиях гомеостаза, стрессовых ответов на факторы окружающей среды или в ходе индивидуального развития организмов. В результате, изменилась парадигма исследования живой системы, как единого целого [4].Однако, ни один, даже самый современный экспериментальный подход сам по себе не может дать истинного представления об изучаемой биологической системе в силу * akberdin@bionet.nsc.ru

show abstract

Section: перспективыunclassified

In Silico Cell: Challenges and Perspectives

Akberdin¹

2013

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The top down approach starts from an existing micro-organism whose genome is manipulated and reduced intentionally based on acquired knowledge and hoping to achieve a desired property (Keasling, 2012;Jaschke et al, 2012). In contrast, the bottom up approach starts on the molecular level from functional biological devices like genome, transcriptome, proteome, metabolome and attempts to assemble these biological parts into an artificial cell (Stano, 2011;Pohorille and Deamer, 2002). The idea behind the bottom-up approach is to obtain better understanding and improved predictability by building up something from zero.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

Development and analysis of a mathematical model for a synthetic biological cell

Schneider

Mangold

2015

IFAC-PapersOnLine

View full text Add to dashboard Cite

Synthetic biology as a new discipline is driven by progresses made in the understanding of microbiological processes and its mathematical description by system biological models. The topic of synthetic biology is a systematic construction of artificial biological systems with tailored properties. The subject of this work is to develop an artificial cell model consisting of functional biological devices like genome, transcriptome, proteome, metabolome, with a structure that guarantees a synchronization of the devices in a robust way. The mathematical model shown in this work involves the metabolism, the polymerization subsystem and the membrane. The model structure enables an oscillatory behavior of the system with a stable limit cycle. Also the system provides a robust self-replicating state and a biological robustness with respect to parameter uncertainties.

show abstract

Advances in Minimal Cell Models: a New Approach to Synthetic Biology and Origin of Life

Cited by 2 publications

References 77 publications

In Silico Cell: Challenges and Perspectives

In Silico Cell: Challenges and Perspectives

Development and analysis of a mathematical model for a synthetic biological cell

Contact Info

Product

Resources

About