專利名稱：一種應(yīng)用于建立虛擬計(jì)算機(jī)菌株的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基因組設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種一種應(yīng)用于建立虛擬計(jì)算機(jī)菌株的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
按照人類意愿和需要，設(shè)計(jì)合成人工生物體系，對(duì)理解生命的本質(zhì)、培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、以革命性的方案解決資源、環(huán)境、健康問題，將從根本上變革人類的生產(chǎn)與生活方式。設(shè)計(jì)面向目的產(chǎn)物的計(jì)算機(jī)虛擬菌株是人工合成生物體系需要解決的關(guān)鍵步驟，對(duì)認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)和進(jìn)化，創(chuàng)造生命，組裝復(fù)雜蛋白體系、合成人工細(xì)胞，促進(jìn)生物技術(shù)進(jìn)步具有重大戰(zhàn)略意義。隨著合成生物學(xué)的飛速發(fā)展，DNA合成技術(shù)不斷進(jìn)步，設(shè)計(jì)合理的基因組是我國(guó)需要迫切解決的問題。我國(guó)在計(jì)算機(jī)菌株，迫切需要一種實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬菌株設(shè)計(jì)的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)菌株設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種從最小基因組出發(fā)添加目地功能模塊的方法，可以優(yōu)化產(chǎn)物的合成路徑，刪去不需要的代謝途徑，而提供產(chǎn)物的產(chǎn)量。且本方法擺脫了傳統(tǒng)菌株篩選方法中對(duì)現(xiàn)有菌株生長(zhǎng)特征和功能依賴的局限，通過從頭設(shè)計(jì)的方法保證了對(duì)菌株性能的最優(yōu)化和可控性。同時(shí)本方法不需要通過誘變篩選的方式，極大的減少了獲得優(yōu)質(zhì)菌株的時(shí)間、人力和金錢成本。本發(fā)明所說的方法包括發(fā)上步驟
(1)用戶指定需要合成的目的產(chǎn)物，
(2)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)合適的最小基因組，即虛擬底盤微生物；
(3)通過對(duì)目的產(chǎn)物代謝途徑、分子通路的分析建立針對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的網(wǎng)絡(luò)模型；
(4)根據(jù)步驟(3)建立的網(wǎng)絡(luò)模型選擇或者設(shè)計(jì)在工業(yè)條件下合成目的產(chǎn)物所需的 DNA元件；
(5)將DNA元件和所需的啟動(dòng)子等調(diào)控元件設(shè)計(jì)出功能模塊；
(6)將(5)中構(gòu)建的功能模塊插入最小基因組中，并通過優(yōu)化的方法使其適配最小基因組，構(gòu)建出面向目的產(chǎn)物的計(jì)算機(jī)菌株基因組；
(7)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序驗(yàn)證該虛擬基因組的穩(wěn)定性和可控性；
(8)將最終穩(wěn)定和可控的基因組設(shè)計(jì)模型交給用戶。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :合成目的產(chǎn)物丁二酸。(I)用戶指定需要設(shè)計(jì)高產(chǎn)丁二酸的高產(chǎn)菌株。(2)設(shè)計(jì)或者選擇最適合工業(yè)條件下生長(zhǎng)的底盤微生物，設(shè)計(jì)出其最小基因組。(3)通過對(duì)丁二酸代謝途徑、分子通路的分析建立針對(duì)丁二酸的動(dòng)態(tài)代謝網(wǎng)絡(luò)模型。(4)根據(jù)步驟(3)建立的網(wǎng)絡(luò)模型選擇或者設(shè)計(jì)在工業(yè)條件下高產(chǎn)丁二酸所需添加的最適DNA元件
(5)將DNA元件和所需的啟動(dòng)子等調(diào)控元件設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能模塊；
(6)將(5)中構(gòu)建的功能模塊插入步驟(2)構(gòu)建的最小基因組中，并通過優(yōu)化的方法使其適配最小基因組，構(gòu)建出面向工業(yè)化高產(chǎn)丁二酸的計(jì)算機(jī)菌株基因組。(6)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序驗(yàn)證該虛擬基因組的穩(wěn)定性和可控性。(7)將最終穩(wěn)定和可控的基因組設(shè)計(jì)模型即高產(chǎn)丁二酸的菌株模型交給用戶。
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用于建立虛擬計(jì)算機(jī)菌株的方法和系統(tǒng)，包括以下步驟(1)用戶指定需要合成的目的產(chǎn)物，(2)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)合適的最小基因組，即虛擬底盤微生物；(3)通過對(duì)目的產(chǎn)物代謝途徑、分子通路的分析建立針對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的網(wǎng)絡(luò)模型；(4)根據(jù)步驟(3)建立的網(wǎng)絡(luò)模型選擇或者設(shè)計(jì)在工業(yè)條件下合成目的產(chǎn)物所需的 DNA元件；(5)將DNA元件和所需的啟動(dòng)子等調(diào)控元件設(shè)計(jì)出功能模塊；(6)將(5)中構(gòu)建的功能模塊插入最小基因組中，并通過優(yōu)化的方法使其適配最小基因組，構(gòu)建出面向目的產(chǎn)物的計(jì)算機(jī)菌株基因組；(7)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序驗(yàn)證該虛擬基因組的穩(wěn)定性和可控性；(8)將最終穩(wěn)定和可控的基因組設(shè)計(jì)模型交給用戶。
全文摘要
一種應(yīng)用于建立虛擬計(jì)算機(jī)菌株的方法和系統(tǒng)。為了解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)菌株設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種從最小基因組出發(fā)添加目地功能模塊的方法，可以優(yōu)化產(chǎn)物的合成路徑，刪去不需要的代謝途徑，而提供產(chǎn)物的產(chǎn)量。且本方法擺脫了傳統(tǒng)菌株篩選方法中對(duì)現(xiàn)有菌株生長(zhǎng)特征和功能依賴的局限，通過從頭設(shè)計(jì)的方法保證了對(duì)菌株性能的最優(yōu)化和可控性。同時(shí)本方法不需要通過誘變篩選的方式，極大的減少了獲得優(yōu)質(zhì)菌株的時(shí)間、人力和金錢成本。
文檔編號(hào)G06F19/20GK102609632SQ20111002430
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月22日
發(fā)明者鄭濤, 陳怡露 申請(qǐng)人:鄭濤, 陳怡露