《表1 生物元件标准化数据库网址和生物元件预测相关网址》

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《合成生物学设计技术》

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合成生物学的工程化理念需要将生物元件标准化。为了便于借助计算机进行生命系统的模拟设计，除了生物元件的实验表征、标准化设计及功能测试，也需要同时搭建生物元件的虚拟数据库[9-10]。2003年美国科学家建立了标准生物元件注册库（Registry of Standard Biological Parts）[11]，用于收集符合标准化条件的生物元件[12]，包括结构域、蛋白质编码序列、启动子、终止子、核糖体结合位点等非编码序列（表1）。截至2018年，注册的元件已经超过20 000个。然而这只是生物元件实体库，为了能实现生物系统的模拟搭建和功能预测，提高设计的效率并降低成本，需要对元件进行更为精确的描述和数学建模[10]。2008年，Goler等[13]开发了CAD（computer-aided design）工具辅助合成生物系统的设计，但这些工具缺乏可调用的模块化和可重复用数学模型[10]。实际上生物元件模型数据库早有建立，如2006年Le Novere等[14]开发的BioModels数据库，但其存储的模型过于庞大，而且在未经过修饰的情况下无法进一步组合[10]。2010年，Cooling等[10]建立了一个标准虚拟元件数据库（SVPs），其收集的标准元件数学模型可以被下载、扩增并可通过组合进行合成生物系统的设计和模拟（表1）。2011年，Galdzicki等[15]构建了一个生物标准元件知识库（SBPkb），可供研究者查询、检索标准生物元件并用于合成生物学研究及应用，标准生物元件注册库的元件信息经过合成生物学公开语言语义（SBOL-semantic）框架的转换变为可以运算的信息（表1）。当前已经标准化的生物元件仅是非常少的一部分，随着合成生物学发展，越来越多的元件将被发掘，生物元件的设计及其对应数学模型的设计需要并行发展，建立完善的物理库及虚拟数据库才能发挥“标准化”所具备的优势。