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SBSCL

La Biblioteca Central de Simulación de Biología de Sistemas (SBSCL) [ 1 ] [ 2 ] es una biblioteca de programación Java ™ pura, de código abierto y multiplataforma que admite la ...

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La Biblioteca Central de Simulación de Biología de Sistemas (SBSCL) [ 1 ] [ 2 ] es una biblioteca de programación Java ™ pura, de código abierto y multiplataforma que admite la simulación y el análisis de modelos computacionales codificados en formatos SBML (Systems Biology Markup Language) y SED-ML (Simulation Experiment Description Markup Language). SBSCL ofrece una implementación robusta y extensible basada en Java de solucionadores numéricos y algoritmos de simulación, lo que la convierte en una herramienta valiosa para investigadores y desarrolladores en biología de sistemas .

SBSCL, construido sobre otra biblioteca de código abierto, JSBML , [ 3 ] [ 4 ] permite la simulación de modelos independiente de la plataforma en cualquier entorno compatible con la Máquina Virtual Java . Incluye un conjunto completo de métodos numéricos para resolver ecuaciones diferenciales ordinarias y otros comportamientos dinámicos descritos en modelos biológicos.

SBSCL está diseñada como una biblioteca de software reutilizable y no incluye interfaz gráfica de usuario (GUI) ni interfaz de línea de comandos (CLI) por defecto. Su propósito es integrarse en proyectos de software más grandes, donde se pueden desarrollar interfaces de usuario personalizadas según sea necesario. Los investigadores también pueden integrar SBSCL directamente en sus proyectos Java mediante su dependencia de Apache Maven o Gradle para simular programáticamente modelos SBML .

Capacidades

SBSCL ofrece una amplia gama de funciones para simular y analizar modelos computacionales en biología de sistemas .

1. Simulación numérica en el marco de una ecuación diferencial ordinaria.

  • LSODA-Integrator (Livermore Solver for Ordinary Differential Equation Automatic) para la simulación de modelos que contienen EDO generales.
  • Solucionador de Rosenbrock para la integración de sistemas de ecuaciones diferenciales rígidas
  • Se incluyen varios solucionadores de la biblioteca Apache Commons Math [ 5 ] .
  • Clara separación de las rutinas de interpretación e integración de SBML.
  • Interpretación rápida de SBML mediante un grafo de sintaxis transformado.
  • Compatibilidad total con eventos SBML , reglas algebraicas y reacciones rápidas.
  • Compatibilidad con todos los modelos del conjunto de pruebas SBML para todos los niveles y versiones.
  • Compatible con las extensiones Restricciones de balance de flujo ( fbc ) y Composición de modelos jerárquicos ( comp ).

2. Marco de simulación estocástica

  • Admite diferentes solucionadores de la biblioteca FERN.
  • El algoritmo de Gillespie se utiliza actualmente para resolver los modelos SBML.
  • Compatibilidad con modelos del Stochastic Test Suite para todos los niveles y versiones.

3. Marco de optimización lineal

4. Compatibilidad con SED-ML

  • Interpreta y simula completamente los modelos descritos en el lenguaje de marcado de descripción de experimentos de simulación ( SED-ML ).

5. Funciones de análisis de datos

  • Varias funciones de calidad pueden calcular la distancia entre los datos simulados y los datos de referencia, proporcionando así una base para la calibración del modelo.

6. Soporte para la interfaz de programación de aplicaciones

  • Ofrece una API bien definida , lo que permite su integración en otros proyectos de software o su uso directo en aplicaciones Java a través de Apache Maven o Gradle .

Paquetes compatibles

Solicitud

  • SBSCL forma parte de la comunidad de biología de sistemas desde hace varios años y su adopción también ha aumentado considerablemente con el tiempo, principalmente en entornos de investigación para la simulación de modelos SBML .
  • También alberga diferentes programas relacionados con SBML, como SBMLsimulator [ 6 ] y CellDesigner. [ 7 ]
  • También se ha utilizado para modelar el transporte de zinc en Bacillus spp . [ 8 ] y para llevar a cabo investigaciones sobre la ingeniería de la vía glucolítica no oxidativa en Streptomyces toxytricini [ 9 ].

Véase también

Referencias

  1. ↑ Panchiwala, Hemil; Shah, Shalin; Planatscher, Hannes; Zakharchuk, Mykola; König, Matthias; Dräger, Andreas (12 de enero de 2022). "La biblioteca central de simulación de biología de sistemas" ( PDF) . Bioinformática . 38 (3): 864– 865. doi : 10.1093/bioinformatics/btab669 . PMC 8756180. PMID 34554191 .  
  2. ^ Keller, Roland; Dörr, Alejandro; Tabira, Akito; Funahashi, Akira; Ziller, Michael J; Adams, Ricardo; Rodríguez, Nicolás; Novère, Nicolas Le ; Hiroi, Noriko; Planatscher, Hannes; Zell, Andrés; Dräger, Andreas (diciembre de 2013). "El algoritmo central de simulación de biología de sistemas" (PDF) . Biología de sistemas BMC . 7 (1): 55. doi : 10.1186/1752-0509-7-55 . PMID 23826941 . 
  3. ↑ Dräger, A. ; Rodriguez, N.; Dumousseau, M.; Dorr, A.; Wrzodek, C.; Le Novère, N. ; Zell, A.; Hucka, M. (2011). "JSBML: Una biblioteca Java flexible para trabajar con SBML" (PDF) . Bioinformatics . 27 (15): 2167– 2168. doi : 10.1093/bioinformatics/btr361 . PMC 3137227 . PMID 21697129 .  
  4. ^ Rodríguez, N.; Tomás, A.; Watanabe, L.; Vazirabad, IY; Kofia, V.; Gómez, HF; Mittag, F.; Mateo, J.; Rudolph, JD; Wrzodek, F.; Netz, E.; Diamantikos, A.; Eichner, J.; Keller, R.; Wrzodek, C.; Fröhlich, S.; Lewis, NE; Myers, CJ; Le Novère, N .; Palsson, B. Ø. ; Hucka, M.; Dräger, A. (2022). "JSBML 1.0: proporciona una mezcla heterogénea de opciones para codificar modelos de biología de sistemas" (PDF) . Bioinformática . 31 (20): 3383– 3386. doi : 10.1093/bioinformatics/btv341 . PMC 4595895 . PMID 26079347 .  
  5. ↑ "La biblioteca matemática Apache Commons" .
  6. ↑ Dörr, Alexander; Keller, Roland; Zell, Andreas; Dräger, Andreas (18 de diciembre de 2014). "SBMLSimulator: una herramienta Java para la simulación de modelos y la estimación de parámetros en biología de sistemas" . Computation . 2 ( 4): 246– 257. doi : 10.3390/computation2040246 . PMC 7093077. PMID 32211200 .  
  7. ↑ Funahashi, Akira; Morohashi, Mineo; Kitano, Hiroaki ; Tanimura, Naoki (noviembre de 2003). "CellDesigner: un editor de diagramas de procesos para redes bioquímicas y de regulación génica". Biosilico . 1 (5): 159– 162. doi : 10.1016/S1478-5382(03)02370-9 .
  8. ↑ Bhatt, Kalpana; Maheshwari, Dinesh Kumar (22 de enero de 2022). "Perspectivas sobre el metalorregulador sensor de zinc 'Zur' descifrando el mecanismo de transporte de zinc en Bacillus spp. mediante modelado, simulación y acoplamiento molecular". Journal of Biomolecular Structure and Dynamics . 40 (2): 764– 779. doi : 10.1080/07391102.2020.1818625 . PMID 32924811 . 
  9. ↑ Jatain, Indu; Yadav, Karuna; Nitharwal, Ram Gopal; Arora, Devender; Dubey, Kashyap Kumar (septiembre de 2022). "Un enfoque de biología de sistemas para la ingeniería de la vía de glucólisis no oxidativa en Streptomyces toxytricini para la biosíntesis de alta lipstatina". Bioresource Technology Reports . 19 101188. Bibcode : 2022BiTeR..1901188J . doi : 10.1016/j.biteb.2022.101188 .
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