Kinetic Simulations of Minimal Living Systems

最小生命系统的动力学模拟

基本信息

  • 批准号:
    6526127
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2001-08-01 至 2004-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by the applicant): Given the information explosion accruing among the biological sciences, it is likely that, within a decade, the composition of simple living systems and the functions of every gene/protein contained therein will be understood. At that point, it may be possible, for the first time, to understand the property of life on a molecular level. Anticipating this, the goal of this proposal is to develop a methodology that uses this information to simulate the kinetics of minimal living systems at the molecular level (part I) and to apply this methodology to simulate the simplest organism, Mycoplasma genitalium (part II). The methodology will be developed using Mechanical Cells, simple hypothetical self-replicating systems with properties analogous to those of real cells. The methodology involves decomposing such systems into hierarchically organized structures and functions. These will be reorganized into mechanistic modules, collections of elementary chemical reactions (explicating the mechanism of the module) and the associated molecular components. Complete sets of modules must be autocatalytic, a required property of living systems. The ordinary differential equations corresponding to this reaction set will be generated and solved numerically. This will require simplifying and/or subdividing the system, solving the simpler system than linking. The resulting set of rate constants and copy numbers will be used in conjunction with a stochastic computer simulator to generate kinetic plots of each molecular component. The output of the simulations will be animated using 3D visualization software. Simulation and animations will be critically compared to the properties of real cells. Mechanism will be modified, corrected, and embellished as deficiencies are noted and more experimental data become available.
描述(申请人提供):给定信息爆炸 在生物科学中累积,在十年之内 简单生活系统的组成和每个基因/蛋白质的功能 其中包含将被理解。到那时,可能是可能的 第一次,以分子水平了解生命的特性。 预见到这一点,该提议的目标是开发一种方法论 使用此信息模拟最小生活系统的动力学 分子水平(第I部分),并应用此方法来模拟最简单的 生物体,支原体生殖器(第二部分)。该方法将开发 使用机械单元,简单假设的自我复制系统与 类似于真实细胞的性质。该方法涉及 将这种系统分解为层次组织的结构和 功能。这些将被重组为机械模块,集合 基本化学反应(解释模块的机制)和 相关的分子成分。完整的模块必须是 自催化,这是生活系统的必需属性。普通的差异 将生成与此反应集的方程式 数值。这将需要简化和/或细分系统, 求解比链接更简单的系统。由此产生的速率常数 和拷贝数将与随机计算机一起使用 模拟器生成每个分子成分的动力图。输出 模拟将使用3D可视化软件进行动画。模拟 动画将与真实细胞的特性进行严格的比较。 由于缺陷为 注意到并提供更多的实验数据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Evaluation of multivalent dendrimers based on melamine: kinetics of thiol-disulfide exchange depends on the structure of the dendrimer.
  • DOI:
    10.1021/ja0210906
  • 发表时间:
    2003-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    W. Zhang;S. Tichy;L. M. Pérez;G. Maria;P. Lindahl;E. Simanek
  • 通讯作者:
    W. Zhang;S. Tichy;L. M. Pérez;G. Maria;P. Lindahl;E. Simanek
Stepwise evolution of nonliving to living chemical systems.
无生命化学系统逐步演化为生命化学系统。
Dynamic responses of protein homeostatic regulatory mechanisms to perturbations from steady state.
蛋白质稳态调节机制对稳态扰动的动态响应。
  • DOI:
    10.1016/s0022-5193(03)00052-3
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Yang,Qingwu;Lindahl,PaulA;Morgan,JeffreyJ
  • 通讯作者:
    Morgan,JeffreyJ
A framework for whole-cell mathematical modeling.
全细胞数学建模框架。
  • DOI:
    10.1016/j.jtbi.2004.07.014
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Morgan,JeffreyJ;Surovtsev,IvanV;Lindahl,PaulA
  • 通讯作者:
    Lindahl,PaulA
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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