微生物学方法 第40卷 微生物合成生物学----- microbial synthetic biology
作者：Colin Harwood,Anil Wipat
出版：Academic Press
ISBN: 978-0-12-417029-2
藏书地点： 武大外教中心
《微生物学方法》是该领域最具声望的技术和方法系列，建立超过35年，向相关领域人员提供试验和测试经过，先进的实验程序，直接有利于该领域的研究。《微生物合成生物学》是微生物学方法系列丛书的第40卷，本卷共包括7章内容，各章均以一篇文献的格式来讨论与同步神经生物学的不同方面相关的方法论，然后将研究成果呈现在我们面前。
合成生物学是一门快速发展的学科，它建立在遗传学、工程学和生物技术的基础上，将计算和工程方法结合起来设计和构建新的生物系统。合成生物学的潜在应用是巨大的、多样的和公认的，并可能影响农业和食品、生物加工、能源、生物修复、生物传感器、精细和专业化学品、医药和卫生保健。
目前，用于生物开发的生物系统的重构在大多数情况下仍然是由领域专家使用特定的方法进行的。然而，生物医学系统的主要挑战之一来自于这样一个事实，即在基因组尺度上的分子相互作用是极其复杂的。合成生物学家不能再依靠手工方法来设计全基因组范围的合成系统。随着系统设计的复杂性的增加，也需要利用自动化的计算机辅助设计过程。两位在该领域领先的专家Colin Harwood和Anil Wipat编辑了第40卷的微生物学方法，提出了一系列的评论概述了实验，计算和工程方法的生物系统设计。这对细胞生理学、生物化学和遗传学的学生以及想要了解调节基本生物过程的亚细胞分子详细机制的相关研究人员提供了巨大的便利。
负责任的创新必须是生物系统生物开发的核心。Calvert和Flow解决了负责任的创新问题，并在本质上探讨了合成生物学的伦理、法律和社会影响。他们提出了一系列用于讨论合成生物的社会方面的框架和语言上的转变，从而挑战了一些更常见的解决这些问题的方法
Hallinan的这一章涉及计算智能和合成微生物系统的设计。它解决了基因组规模的电路设计问题，这是合成生物学的最终目标之一。合成生物成功的关键是基因设计自动化平台的开发。Myers列出了促进遗传设计任务的数据表示所需的标准，并讨论了基因组规模的自动化遗传设计工作流的未来需求。
Harwood和他的同事专注于应用最广泛的合成生物学底盘之一枯草芽孢杆菌。这种细菌已被广泛应用于疟疾、蛋白质、酶和代谢产物的合成，如核黄素。本章讨论了用于基因组重构的技术以及为其代谢建模所需的计算工具和资源。在他们的章节中，Danchin和Sekowska讨论了合成细菌底盘设计的限制，对比了自上而下和自下而上的底盘开发方法。他们也提醒读者时间的重要性，以及任何三维生物系统的第四个维度。
另外，生物系统是嘈杂的，在一个受相同环境条件影响的群体中，个体基因相同的细胞表现出多种亚型。Girke和他的同事探索了噪音的起源、测量和工程，以及它对基因表达的影响。作为合成生物学开发的一个例子，与会者和同事讨论了生物传感器的设计、工程和应用。描述了各种类型的生物传感器，以及用于产生可观测信号的一系列报告器。本章描述了数学模型如何被用来预测生物传感器的特性和性能，并帮助他们的设计。
总之，我们如今能够分析由高通量组学技术生成的非常大的数据集，这无可厚非是合成生物学脱颖而出的一个技术进步。复杂的多尺度生物系统(及其组成分子机器)的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)所需要的计算工具和方法，尽管还处于发展阶段，但已经开始显示出它们的价值。
而《微生物合成生物学》一书通过文献的方式呈现，清晰明了地介绍了合成生物学的计算基础设施、计算智能的应用、工程微生物生物传感器、基因表达的噪声和随机性等问题，既展现了一些微生物合成学方面的基础知识，又涉足了该研究领域中的一些最新研究，尤其是一系列的评论，概述了实验、计算和工程方法的生物系统设计技巧，很值得细胞生理学、生物化学、遗传学、工程学和生物技术相关研究人员参看和借鉴，对于他们来说，确实是一本理论和实践并行的、不可多得的专业性书籍。
本书目录
贡献者
前言
合成微生物遗传系统设计中的计算智能
Jennifer
S. Hallinan
1. 简介
2. 合成生物学的计算基础设施
2.1生物部件
2.2电路设计与仿真
2.3探索设计空间
3.计算智能
3.1进化算法
3.2其他CI技术
4. 讨论
参考文献
第二章 综合细菌底盘设计中的约束条件
Antoine
Danchin, Agnieszka Sekowska
1.简介
2.自顶向下和自底向上框架
3.无限的功能列表(从单元结构开始组织)
3.1分隔和成形:细胞的外壳
3.2信息传递
3.3新陈代谢
透视：第四维度(时间度量和形状)
致谢
参考文献
第三章 微生物合成生物学的社会维度
Jane
Calvert, Emma Frow
1.引言：为新的讨论腾出空间
2.从含义到维度
2.1隐喻和类比
3.从投机到预期
4.从公众的接受到公众的上帝
4.1特别用途的合成生物学-砷生物传感器
4.2公众利益
5. 从调控到管理
5.1负责研究和创新
6.结论
参考文献
第四章 枯草芽孢杆菌:革兰氏阳性模型合成生物学底盘
Colin
R. Harwood, Susanne Pohl, Wendy Smith, Anil Wipat
1.介绍
2.子宫颈癌的基因组
2.1一般特征
2.2基因组注释
3.基因组管理和基因功能分析
3.1基因转移和重组
3.2转换
3.3动词的词形变化
3.4基于质粒的载体系统
3.5特殊目的载体
3.6表达载体
3.7基因组极小化
4.转录组分析
4.1转录和转录谱分析
4.2σ因子
4.3转录终止
4.4报告基因技术
4.5报告基因文库/活细胞阵列
4.6群体和单细胞分析
5.蛋白质组分析
6.代谢组分析
7.零部件、设备、系统和应用
7.1零件、系统和设备
7.2枯草芽孢杆菌工程专业
7.3生物传感器
8.计算工具和资源
9. 总结
参考文献
第五章 微生物传感器工程
Lisa
Goers, Nicolas Kylilis, Marios
Tomazou, Ke Yan Wen, Paul
Freemont, Karen Polizzi
1.介绍
2.领域的应用
2.1什么目标?
2.2寻找潜在的传感器
3.生物传感器类型
3.1响应特性
4.报告信号
4.1荧光
4.2生物发光
4.3颜色的变化
5.生物传感器和合成生物学
6.基于转录的生物传感器
6.1构建计划
6.2组装结构
6.3测试结构
7.翻译的生物传感器
7.1构建计划
7.2.核糖开关建设指南
8.转译后的生物传感器
8.1构建计划
8.2组装结构
8.3测试结构
9.体外生物传感器
10.模拟生物传感器
10.1什么是模型以及如何计划建模过程
10.2构建模型
10.3模型减少
10.4确定启动条件和参数值
10.5利用模型-数值模拟
10.6验证模型并重复建模过程
11.前景
参考文献
第六章 基因表达中的噪声和随机性:一个致病的命运决定因素
Mikkel Girke Jorgensen, Renske
van Raaphorst, Jan-Willem Veening
1.简介
2.噪音的起源
2.1转录破裂
3.测量噪声
4.工程噪声
5.噪声和基因表达的异质性
6.肺炎球菌菌毛的双稳态表达
7.肠道沙门氏菌的协同毒性美国沙门氏菌感染
8.结束语
参考文献
第七章 遗传设计自动化平台
Chris J. Myers
1.介绍
2.标准
2.1系统生物学标记语言
2.2合成生物学开放语言
3.存储库
3.1 BioModels数据库
3.2 GenBank基因库
3.3注册标准生物部件注册
3.4标准生物部件知识库
3.5 BioFab
3.6 BacilloBricks
3.7可组合元素的清单
4. GDA软件工具
4.1 BioJADE
4.2 GenoCAD
4.3 TinkerCell
4.4过程建模工具
4.5合成生物学软件套件
4.6合成生物学可重用优化方法
4.7细胞基因工程
4.8 Kera
4.9智能生物模拟器
4.10序列编辑器和优化器
4.11工具链
5.讨论
致谢
参考文献