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Puriney's Notes

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【沛魄杂谈】真·CAD何在?行业金标准何在?  

2012-06-23 16:39:22|  分类: 沛魄杂谈 |  标签: |举报 |字号 订阅

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观赏完“Computational methods in synthetic biology: towards computer-aided part design”[1] 之后深深觉得,真·CAD何在?整个行业金标准又何在?

1. 什么是CAD?Computer-Aided Design!
既然是computer-aided Design,我想计算机至少需要知道:
  1. 什么是变量?什么是决定最后输出的因素?
  2. 这些因素具有什么特征?
事实上,很多现实中成名的作品,对每个元件机制的认知并不透彻。只是碰巧试出来,就正好用了起来。

Unlike many of the aforementioned CAD tools, these methods attempt to map specific part parameters such as promoter activity, translational efficiency, and binding specificity to their underlying DNA or amino acid sequences.


如原文中所说,真·CAD是应该试图去探索后成功认知整个生物电路里每一个元件具体参数的。

可是很不幸,生物素材不像电子元件这般彻彻底底为人熟知。比如promoter序列。比较清晰的是在E.coli里高强度promoter的-10和-35的hexamer是高保守。加上一些序列如-10 TG element或者UP-element可以用来与RNA polymerase搅在一起。但是实际上,真正决定promoter强度的因素,又仅仅是这些序列麼?明显不是,否则参考这些原则设计的、而理应是强启动能力的promoter是不能表现出低启动能力的。

在没有完全透彻了解的情况下,能做的就是突变构建library,数理统计分析(无外乎是相关性)某某区域的突变是否是主导因素,从而来看某某区域是否是主要影响区域。这样的操作流程也确实有成效,比如构建了promoter数据库,从弱到强,都有相关元件任君选择。

但是,同样可以轻易猜想得到,这样的流程分析只能是“具体情况具体分析”。出现了原文中这样提到的囧事:

One limitation of these models is that they are not mechanistic – it is not clear whether statistical models can be readily extended to other promoters without first generating the requisite data to parameterize them. However, developing mechanistic models that are also predictive will require a better quantitative understanding of the interactions between RNA polymerase, σ factors, and the promoter as well as transcriptional initiation, elongation, and promoter remodeling. While progress along these fronts is being made, more work is needed before these models provide the resolution necessary for design.

每一次分析没错,每一次统计也可取,每一次结果也可信,但是推广到其他元件,已经取得的结果是否具有推广性?这就要划上一个问号了。

2. 金标准何在?
文中最后一段也很逗:

Integration will ultimately require standardization. As many computational tools for part design rely on statistical models (and will likely to continue to do so at least for the near future), their development will benefit from their targeted application to a common set of parts under a uniform set of conditions. The need for standardization will become more pressing as we move from the proof-of-principle stage towards true computer-aided design. Efforts such as the BioBricks Foundation (biobricks.org), Registry for Standard Biological Parts (partsregistry.org), and BIOFAB (biofab.org) are clearly a step in the right direction.

提到行业金标准的问题。我在想,不是行业没有金标准,而是整个领域里压根就没办法有一个金标准。生物的太多不可知,没办法让生物素材变地想一个电子元件这样完美标准化。所以这也是生物基础研究的价值所在了吧?


--吐槽
当然还是忍不住吐槽这篇review所列举的示例 。translation engineering怎么能只限制与在initiation 以及codon usage方面?mRNA stability呢?transcription engineering怎么能只限制在binding affinity方面?

大概,mRNA stability等其他生物素材,本身相关机理研究、生物基础研究还需要很长一段路走,于是更别提可以清楚认知每一个细节参数了。于是作者就没有提吧?

--end &&reference

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