Computational and Systems Biology
计算和系统生物学
基本信息
- 批准号:CRC-2021-00424
- 负责人:
- 金额:$ 7.29万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Canada Research Chairs
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Systems biology aims to build a working model of the cell by first mapping the network of interactions among biomolecules in the cell. While highly successful, this network-based view of the cell often treats biomolecules and their interactions as nodes and edges with little atomic details. Such details are crucial because atomic-level changes in the molecular circuitry can lead to large differences in cell behaviour, as often happens in evolution, development, and regulation. Specifically addressing this urgent need, the proposed research program of the Canada Research Chair in Computational and Systems Biology aims to construct accurate, genome-scale, atomic-resolution three-dimensional structural models for nodes and edges within protein-protein interaction networks in model eukaryotic species, in human, and between host and pathogen. This is achieved by developing key enabling computational technologies for high-resolution structural systems biology, and by collaborating with leading experimental systems biologists. These high-resolution structural models of the cell circuitry will then be used to probe evolutionary and design principles of biological networks within and between species, and to elucidate systems-level mechanisms of both human infectious and genetic diseases.The proposed research program integrates methodology development in structural systems biology with a wide range of fundamental applications in molecular biophysics, genetics, evolution, ecology, and disease, and represents the most comprehensive effort to elucidate high-resolution design principles of interactome networks. These quantitative insights can in turn be used to guide current efforts in protein engineering, synthetic biology, and treatment for genetic and infectious diseases, including COVID-19. In the long term, the proposed research program will build a multi-scale model of the cell circuitry, where the causes at the atomic level and the consequences at the organismal level can be modelled together in a unified framework. Such a multi-scale model of the cell is essential for transforming molecular cell biology into a predictive science, as well as for enabling rational design in biomolecular and cellular engineering.
系统生物学旨在通过首先绘制细胞中生物分子之间相互作用的网络来构建细胞的工作模型。虽然非常成功,但这种基于网络的细胞视图通常将生物分子及其相互作用视为具有很少原子细节的节点和边缘。这些细节至关重要,因为分子电路的原子水平变化可能导致细胞行为的巨大差异,就像进化、发育和调节中经常发生的那样。为了解决这一迫切需求,加拿大计算和系统生物学研究主席提出的研究计划旨在为真核生物模型中蛋白质-蛋白质相互作用网络中的节点和边缘构建准确的、基因组规模的、原子分辨率的三维结构模型物种、人类以及宿主和病原体之间。这是通过开发高分辨率结构系统生物学的关键计算技术并与领先的实验系统生物学家合作来实现的。这些细胞电路的高分辨率结构模型将用于探索物种内部和物种之间生物网络的进化和设计原理,并阐明人类传染病和遗传疾病的系统级机制。拟议的研究计划整合了方法开发该研究在结构系统生物学领域具有广泛的基础应用,包括分子生物物理学、遗传学、进化论、生态学和疾病,代表了阐明相互作用组网络高分辨率设计原理的最全面的努力。这些定量见解反过来可用于指导当前在蛋白质工程、合成生物学以及遗传和传染病(包括 COVID-19)治疗方面的工作。从长远来看,拟议的研究计划将建立细胞电路的多尺度模型,其中原子水平的原因和有机体水平的后果可以在统一的框架中一起建模。这种多尺度的细胞模型对于将分子细胞生物学转变为预测科学以及实现生物分子和细胞工程的合理设计至关重要。
项目成果
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专著数量(0)
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专利数量(0)
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