A Quick Introduction to Synthetic Biology

常用工具与小技巧/Useful tools&tricks

通用工具

相关工具知乎,哔哩哔哩都有很详细的教程,笔者打竞赛时也是摸索出来的,在此不再赘述。

各种奖项和要求的解释

由于每年奖项都有小变化,请直接去iGEM官网评奖页面以及judging book里查找。一般judging book中会对每个奖给出四句话的总结。。

Parts, module, Device&System

Parts是具有最基本生物功能的核酸或蛋白序列,例如启动子,终止子,RBS,TFBS等等,这是设计合成生物系统的基本单元 module是多个parts组合在一起行驶某一生物基本功能的序列,例如启动子-RBS-终止子就是一个启动子模块 device是将module在一定逻辑下拼装而成,在特定条件下行驶特定功能的遗传物质 system则是多个devices共同运作形成的复杂网络

建模和实验设计相关

Discovery Studio是非常好用的工具,可以很方便的用可视化的方式让你完成分子动力学模拟,分子对接,饱和突变等等各种功能。但是考虑其价格和安装难度,所以列出了如下的工具作为替代。

蛋白质设计

​如果你需要设计蛋白质或者活性位点,RFdiffusion是一个好选择。

基因序列查找

原论文及其补充材料,NCBI是好地方。直接通过Gene database寻找名称即可。如果找不到也可以尝试在文献的补充材料中寻找蛋白或基因序列。

蛋白与蛋白结构结构查找

优先选择Uniport数据库和论文补充材料,如果你的蛋白没人做过核磁或者XRD,可以去AlphaFold数据库看看有没有别人模拟的结果或者自己模拟。

蛋白质结构模拟

如果你找不到现成的数据:AlphaFold v2的模拟准确度较高,Google colab版本可以免费使用,也可以去各个超算平台租算力来跑。 Alphafold3可以直接去使用,免掉了v2 colab中的各种设置麻烦。

(20240512更新 AlphaFold v3已出。)

活性位点分析

核磁和XRD准确度最高,但如果你没钱或者不想点晶体,autodock-vina对接。也可再对接后使用MD模拟(如Gromacs)确定稳定性

注:小分子处理时请在pubchem上用3D结构跑,2D结构处理后可旋转bond会出问题

蛋白互作相关

蛋白互作可以使用alphafold3或pyDock

蛋白质pdb,pse文件查看,出图

pymol,可以申请免费的学术许可证,教程网上也比较丰富。YASARA,可以配合FoldX测量更多蛋白质参数。

DNA结构分析

3dDNAFold(Xiao Lab)

蛋白性质分析

FoldX,配合YASARA更方便,热稳定性,loop等都可以分析

对接,建模结果分析

Proteins plus ,可以预测蛋白质与小分子的活性中心,活性残基以及相互作用,通过相互作用可以进一步的分析如何优化和加强,以及酶活终止方式和测量方式的选择。 PLIP,可以分析蛋白质和小分子对接关系,3d出图很方便

PLIP,适合分析非共价相互作用

Discovery Studio,作图相对方便

数学建模

MATLAB,永远的神…可以配合simulink做各种系统的仿真,数学建模和仿真都很好用(

Excel,返璞归真,做图表很方便

引物设计与质粒构建

这里不讲如何设计,教程随便找个知乎写的都比我好()厂家提供的引物计算工具是首选,结合cg和Tm可以自己略作更改。

SnapGene,真的好用,可以直接找到基因内的酶切位点方便筛选可用的酶切位点,设计引物时Tm的计算,CG%的计算也比较方便,并且可以通过模拟的方式直接模拟与质粒链接。可惜要付费()

mFold,用于DNA和RNA的二级结构预测,可以更改环境,出图也比较美观,也有在线的免费服务器。

实验相关

实验教程 (我们正在准备制作实验教程wiki) 优先使用生产商和试剂盒中的说明书,此外,B站,知乎,丁香园和搜索引擎是个好东西。

你不知道要怎么做?

搜索引擎搜索你要达成的操作,找相关的论文或者技术简介,寻找类似方案,理解他们,然后对照自己的项目修改

经验,经费,场地?

高中组的学生一般需要和外部实验室合作完成实验,这个时候实验室的学长学姐就是你重要的经验来源。PCR,纯化等等实验考验操作手法,试剂配比需要经验,因此请时常聊天交流学术内容,有意想不到的收获(而不是去实验室拍照炫耀以及加帅哥微信(恼))。公共平台是个好地方,质粒转不进去?去公共平台搞个电转化,产物分不出来?公共平台荧光谱,光电谱,偶联检测,探针,成本低都试试。总之,公共平台的资源很丰富,多去问问合作实验室的师兄。

wiki&Video相关

wiki制作相关

Gitlab page给了你一个很好用的模板,readme中也提供了文档链接。一般来说,美化使用css即可,可以现在f12里加好,调试后再写入gitlab。此外,控制台请使用弹出窗口,响应式页面会受页面宽度影响。

使用markdown编辑器写wiki文章是个好习惯,可以引用igem upload中的图片,文字等。此外,直接导出html导出并给各个分级添加class即可完美嵌入页面,不需要手动加换行符和标题,表格兼容性也很好。

Gitlab page用vue还可以,此外建议好好改html界面,学html5和css不耗时间

使用iframe导入pdf格式的notebook可以防止出现外链引用导致不能过检测

让美工提供照片的时候提供拆分图层,要不然响应式不拆分要人命

Video相关

记得把intro视频算进正片时间,提前看好官网要求的项目横纵比,帧率,画质要求等

字幕生成软件识别英文不一定准,可以考虑把稿子分好后使用讯飞之类的工具对时间码

提前上传,最后巨卡无比

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