Программное обеспечение с открытым исходным кодом, известное как GenoCAD, было разработано исследователями из Института биоинформатики Вирджинии в Технологическом институте штата Вирджиния, чтобы помочь синтетическим биологам уловить биологические правила для создания организмов, которые производят полезные продукты или медицинские решения из недорогих возобновляемых материалов.GenoCAD помогает исследователям в разработке векторов экспрессии белков, искусственных генных сетей и других генетических конструкций, по сути сочетая инженерные подходы с биологией.Биологи-синтетики имеют в своем распоряжении все более обширную библиотеку природных и синтетических частей для проектирования и создания живых систем.
Эти части — слова языка ДНК и «грамматика» — набор правил проектирования, управляющих языком.Он должен быть достаточно выразительным, чтобы позволить ученым создавать широкий спектр конструкций, но он должен быть достаточно сфокусированным, чтобы ограничить возможности создания ошибочных конструкций.Оливер Перселл из Массачусетского технологического института, научный сотрудник, и Тимоти Лу, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук, разработали язык, подробно описанный в ACS Synthetic Biology, описывающий, как разработать широкий спектр синтетических факторов транскрипции для животных, растений, и другие организмы с клетками, содержащими ядро.
Тем временем Сакико Окумото, доцент кафедры патологии растений, физиологии и науки о сорняках в Технологическом колледже сельского хозяйства и наук о жизни Вирджинии, и Аманда Уилсон, инженер-программист из группы синтетической биологии Института биоинформатики Вирджинии, разработали язык, описывающий правила дизайна для экспрессии генов в хлоропласте микроводорослей. Их работа была опубликована в номере журнала Bioinformatics от 15 января.«Так же, как программистам нужны разные языки, такие как HTML, SQL или Java, для разработки различных программных приложений, синтетическим биологам нужны языки для различных биологических приложений», — сказал Жан Пеккуд, доцент Института биоинформатики Вирджинии и главный исследователь. проект GenoCAD. «С самого начала мы представляли GenoCAD как платформу, позволяющую пользователям фиксировать свой опыт в определенной области на языках, которые они могли бы использовать сами или поделиться с другими».
Исследователи заявили, что объединение текущих знаний путем определения стандартов будет становиться все более важным, поскольку количество и сложность компонентов, разработанных синтетическими биологами, возрастает.Они предполагают, что грамматики — это первый шаг к стандартизации широкого спектра синтетических генетических частей, которые можно было бы комбинировать для разработки инновационных продуктов.
«Разработка грамматики в GenoCAD немного похожа на написание обзорной статьи», — сказал Перселл. «Вы начинаете с заголовков и постепенно копаете глубже в деталях. В конце процесса вы гораздо лучше оцениваете то, что вы знаете, и то, что вы не знаете о конкретной области».Лу добавил: «Наша группа обладает признанным опытом в области синтетических факторов транскрипции.
Мы надеемся, что эта работа поможет широкому кругу ученых использовать наши результаты в своих собственных проектах».«GenoCAD является примером той киберинфраструктуры, которой известен институт», — сказал Деннис Дин, директор Института биоинформатики Вирджинии. «Этот тип портала может позволить сотрудничать между дисциплинами и учреждениями, чтобы способствовать командному подходу к наиболее актуальным научным задачам сегодняшнего дня».