10、生物系统计算分析工具：从定量到定性的全面探索

生物系统计算分析工具：从定量到定性的全面探索

在生物系统的研究中，计算工具发挥着至关重要的作用。本文将介绍几种用于生物系统分析的工具，包括 Infobiotics Workbench（IBW）、KPWorkbench 以及新一代适用于合成生物学的 Infobiotics Workbench，通过具体案例展示它们在建模、模拟和验证等方面的应用。

1. 案例研究：脉冲发生器系统

脉冲发生器系统由两种不同的细菌菌株组成，即发送细胞（sender cells）和脉冲细胞（pulsing cells），该系统能够合成信号分子 AHL，触发绿色荧光蛋白（GFP）的产生，并且表现出 GFP 表达沿细菌菌落传播的行为。

• 建模
  IBW 接受晶格种群系统作为输入，脉冲发生器系统通过 LPP 模型进行建模。该模型代表一个矩形晶格上的细菌菌落，发送细胞位于晶格的一端，脉冲细胞分布在晶格的其余部分。LPP 模型包含两个随机 P 系统模型，分别代表发送细胞和脉冲细胞的随机行为。

  • 发送细胞模型：捕获信号 3OC6 - HSL（AHL）的产生。
  • 脉冲细胞模型：捕获对信号 3OC6 - HSL（AHL）响应的 GFP 蛋白的产生。
    两个模型中的反应规则控制着相应启动子的调节。完整的随机模型（以 LPP 编写）可在 IBW 网站获取。

• 模拟
  IBW 模拟仪表盘通过时间序列、直方图或表面绘图函数可视化系统行为。用户可以选择要在子集数据点上模拟的物种。以下是一些模拟