Mechanistic Modeling of Biochemical Systems without A Priori Parameter Values Using the Design Space Toolbox v.3.0

Mechanistic Modeling of Biochemical Systems without A Priori Parameter Values Using the Design Space Toolbox v.3.0
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使用 Design Space Toolbox v.3.0 对没有先验参数值的生化系统进行机械建模

DOI:
10.1016/j.isci.2020.101200
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发表时间:
2020
期刊:
影响因子:
5.8
通讯作者:
Savageau, Michael A.
Savageau, Michael A.
中科院分区:
综合性期刊2区
文献类型:
--
作者:
Valderrama-Gómez, Miguel Á.;Lomnitz, Jason G.;Fasani, Rick A.;Savageau, Michael A.

文献摘要

参考文献

被引文献

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生化系统的机制模型提供了对生物现象的严格描述。它们对于预测和阐明生物设计原理是不可或缺的。迄今为止,这些模型的数学分析和表征遇到了由大量未知参数值组成的瓶颈。在这里,我们介绍了设计空间的DST3.0(DST3),软件实现的设计空间的形式主义,使机械建模,而不需要以前的知识参数值。这是通过使用以表型为中心的建模方法来实现的,其中系统首先被分解为一系列生化表型。随后预测实现感兴趣表型的参数值。DST3代表了设计空间形式主义的最普遍适用的实现,并提供了比早期版本独特的优势。通过扩展设计空间形式主义和简化其分布,DST 3代表了阐明生物设计原理和设计新颖的合成电路的有价值的工具。
Mechanistic models of biochemical systems provide a rigorous description of biological phenomena. They are indispensable for making predictions and elucidating biological design principles. To date, mathematical analysis and characterization of these models encounter a bottleneck consisting of large numbers of unknown parameter values. Here, we introduce the Design Space Toolbox v.3.0 (DST3), a software implementation of the Design Space formalism enabling mechanistic modeling without requiring previous knowledge of parameter values. This is achieved by using a phenotype-centric modeling approach, in which the system is first decomposed into a series of biochemical phenotypes. Parameter values realizing phenotypes of interest are subsequently predicted. DST3 represents the most generally applicable implementation of the Design Space formalism and offers unique advantages over earlier versions. By expanding the Design Space formalism and streamlining its distribution, DST3 represents a valuable tool for elucidating biological design principles and designing novel synthetic circuits.
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