Вычислительные/математические модели для предсказания фенотипа по генотипу

Карр, Сангви и др. (2012) предлагают вычислительную модель целых клеток для прогнозирования фенотипа по генотипу Mycoplasma genitalium . Их модель имитирует множество клеточных процессов, таких как репликация ДНК, транскрипция и регуляция РНК, синтез белка, метаболизм и деление клеток на молекулярном уровне в течение жизненного цикла организма.

Они достигают этого, объединяя многие существующие математические и вычислительные модели в одну часть программного обеспечения . В статье предполагается, что это первая комплексная цельноклеточная модель на молекулярном уровне в деталях. Они ссылаются на предыдущие модели молекулярного уровня для своих подмодулей, но не обсуждают более грубые модели от генотипа к фенотипу. Их модель захватывающая, но 10 часов моделирования на топовом компьютерном кластере для отслеживания жизненного цикла одного организма неразумны для того, кто хочет изучать эволюционные процессы.

Существуют ли предшествующие достаточно точные вычислительные (или, что еще лучше, аналитические) модели преобразования генотипа в фенотип? Если да, то каковы одни из лучших крупнозернистых моделей генотип-фенотип для обычно изучаемых организмов, таких как E.Coli ?

Ответы (1)

Карр и др. Paper пытается зафиксировать большинство деталей в своей модели, комбинируя признаки генома, транскриптома, протеома и метаболома. Эта работа в значительной степени основывается на грубых моделях, о которых вы спрашиваете, особенно на работе Бернхарда Палссона, на основе которой Маркус Коверт обучался. Ответ на ваш вопрос полностью зависит от типа вопроса, который вы ищете, и от того, что вы хотите, чтобы модель делала.

По большей части, на большинство ваших вопросов можно ответить, используя COBRA , набор инструментов для реконструкции и анализа на основе ограничений. Вы можете получить хорошее представление о том, какие генотипы могут быть выбиты, и посмотреть, как это влияет на фенотип, если фенотип является известным путем, на который влияет этот ген, и вас не волнует временная и динамическая информация.

Существует также проект E-Cell для E. coli . Я лично мало что знаю об этом, но он создал некоторые базовые модели E. coli , и этого может быть достаточно.

Если вы хотите построить свои собственные модели, вам следует проверить BiGG , где есть все крупномасштабные реконструкции. Большая часть кода хранится на веб- сайте лаборатории Palsson, где вы можете попробовать использовать COBRA и начать генерировать свои собственные гипотезы.

Вопросы, которые я ищу, относятся к микро- и макроэволюции с более реалистичными моделями сопоставления генотипа с фенотипом. Я родом из EGT, где различий практически не существует. Ваш ответ очень полезен, но я не понимаю, как там насчет более крупнозернистых моделей, разве эти модели тоже не на молекулярном уровне?
Я предполагаю, что EGT - это эволюционная теория игр?
@ArtemKaznatcheev, я не совсем уверен, как вы сможете добиться какого-либо сопоставления генотип-фенотип без использования какого-либо молекулярного элемента в моделировании. Очевидно, я неправильно понял ваш вопрос.
@ArtemKaznatcheev в цитируемой вами статье описывается модель, в которой используется множество различных молекулярных фенотипов для построения «модели» того, влияют ли на клеточные функции генные возмущения. Боб привел несколько жизнеспособных вариантов для вас, чтобы сделать упрощенную модель в E.coli, однако, если они не помогут ответить на ваш вопрос, возможно, потребуется переформулировать его.
@ Люк в вопросе, который я задаю what are some of the best coarse-grained genotype-to-phenotypeпод крупнозернистым, я имею в виду более крупнозернистый, чем бумага. Другими словами, что-то, что не настолько подробно, как отслеживание на молекулярном уровне. Если никто не предложит такую ​​модель, то через несколько дней (и более тщательный поиск с моей стороны) я приму ответ Боба.
@ArtemKaznatcheev Хорошо, но я действительно не понимаю, как можно количественно оценить влияние, которое вы оказываете на результат, не внося конкретных изменений на молекулярном уровне. Что вы на самом деле хотели бы измерить и что вы на самом деле хотели бы «изменить», чтобы увидеть эффект? Спасибо!
@ArtemKaznatcheev, для грубого подхода я бы все же предложил посмотреть на молекулярные модели, а затем наложить ограничения на ключевые пути с помощью FBA. По большей части многие из этих компонентов можно рассматривать как «черный ящик».
Вычислительные/математические модели для предсказания фенотипа по генотипу
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v