Biología Sintética y de Sistemas Actual
Acceso abierto

abstracto

Biología sintética: modelado computacional cerrando la brecha entre las reacciones in vitro e in vivo

Vilma G Duschak

La biología sintética se refiere en primer lugar al diseño y fabricación de componentes y sistemas biológicos que aún no existen en el mundo natural y al rediseño y fabricación de sistemas biológicos existentes. El vínculo de las herramientas computacionales con los sistemas libres de células, convertidos a la biología sintética, es un campo experto emergente para construir sistemas biológicos artificiales a través de la combinación de enfoques de ingeniería y biología molecular. En este documento, la mayoría de los hallazgos que describen las diferencias entre reacciones y sistemas in vivo e in vitro se han descrito ampliamente. Se han discutido en detalle las aplicaciones específicas de herramientas computacionales para el diseño de una plataforma de expresión génica in vitro conocida como célula artificial, sus componentes y las estrategias desarrolladas para predecir actividades de módulos procesadores y controlar la expresión de genes. Se han descrito aplicaciones potenciales de células artificiales en la administración de fármacos, en biosíntesis, entre otras. Dos fuentes de modelos para el posible desarrollo de la caja de herramientas computacional para la biología sintética libre de células incluyen: i) Modelos físicos de componentes celulares únicos que pueden crearse a partir de principios originales, que orientan el enfoque en herramientas para predecir la estructura y la dinámica de componentes particulares; ii) Una amplia gama de modelos matemáticos para predecir la dinámica de sistemas de células naturales. En cuanto a los algoritmos de modelado, existe un amplio tipo de modelos disponibles para los biólogos sintéticos y algunas áreas de crecimiento potencial identificadas para los investigadores interesados en desarrollar herramientas para sistemas libres de células. Entre ellos, se han descrito y discutido modelos deterministas, exploratorios, dinámicos moleculares, estocásticos, todos los modelos atómicos, entre otros. Mediante el uso de modelos computacionales para establecer diferencias cuantitativas entre las reacciones in vitro y los sistemas in vivo, se podrían identificar mecanismos específicos en los organismos vivos para su posterior uso en las reacciones in vitro con el fin de facilitar sus procesos. Por lo tanto, el modelado computacional cerraría la brecha entre las reacciones in vitro e in vivo.