Difference between revisions of "Team:Heidelberg/Collaborations/Translation"

介紹

四十億年前，地球處於一個歷史性的轉折點。現今已有有機化學這門科學，但有機分子的起源卻與有機化學截然不同。有機分子組織成空間狹窄的結構，並不斷自我複制。不久後，有限的空間下越來越複雜的結構開始爭奪資源和空間。逐漸生命起源伴隨著達爾文進化的出現。 地球為一個巨大的生物反應器，數十億年來的生命無數突變和天則產生了美麗的生物多樣性和復雜性。通過聰明的解決方案，只要有足夠的時間在最苛刻和不友好的環境，生活似乎也可無縫適應。 今年，海德堡的iGEM團隊利用進化力量促進生物分子工程。為此，我們建立在PACE（噬菌體輔助連續進化）方法的基礎上，該方法將小型化和加速進化，並將其控制到預設的目的。PACE將具有支架蛋白的快速突變噬菌體存活率與大腸桿菌宿主中的定向選擇互相結合。因此，所需的蛋白質可以在數小時而不是幾個世紀內進化。 為了利用其巨大的潛力，我們將創建一個全面和標準化的工具箱和附件的軟體，將使PACE應用於各種蛋白質類別，包括用於製藥和生物材料生產的酶。 瘋狂嗜菌體 達爾文進化是一個非常強大的概念，將生物學推向驚人的複雜性和美麗。今年，海德堡的iGEM團隊旨在利用這一能力，加快生物分子的工程。為此，我們建立在PACE（噬菌體輔助連續進化）方法基礎上：合成生物電路將攜帶有關蛋白質快速突變噬菌體的存活率與大腸桿菌宿主內的定向選擇互相結合。因此，具有改善功能的蛋白質可在數小時內進化。我們設計了標準化工具箱，可高度簡化PACE，並將其功能擴展到各種新的應用領域，包括開髮用於藥物生產的酶。此外，我們應用機器學習技術來評估和系統地改進蛋白質序列以達到預期的目的。意味著，我們通過引入計算機和體內定向演化到合成生物學的獨特組合來提供新的基礎進展。

Thanks to NYMU Taipei

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

Около четырех миллиардов лет назад наша планета находилась на переломном историческом моменте. При том, что мир органической химии уже сформировался, органические молекулы последнего поколения претерпели значительные изменения. Они организовывались в пространственно ограниченные структуры и самовоспроизводились со все возрастающей скоростью. Вскоре количество свободных органических строительных элементов стало ограниченными, и становящиеся все более сложными структуры начали активно конкурировать за ресурсы и пространство. Возникла жизнь, а вместе с ней началась и дарвиновская эволюция. Такая модель жизни оказалась чрезвычайно эффективной и быстро превратила нашу планету в то, что инженер мог бы простыми словами описать как биореактор. Череда бесчисленных циклов мутаций и отбора, происходивших в течение миллиардов лет, создала невероятно разнообразный и сложный биологический мир, которым мы можем сегодня восхищаться. Жизнь, кажется, без особого труда приспосабливается даже к самым суровым и неблагоприятным условиям, находя разумные решения – если на это хватает времени. И вот здесь начинается наш проект. В этом году команда IGEM Heidelberg ставит перед собой цель, используя огромный потенциал дарвиновской эволюции, упростить задачу создания биомолекул на благо человека. Для этого мы воспользуемся методом PACE (непрерывная эволюция при помощи фагов), позволяющим воссоздать в миниатюре и ускорить процесс эволюции и направить его к достижению заранее поставленной цели. Метод PACE привязывает выживаемость быстро мутирующих фагов, несущих каркасный белок, к направленному отбору внутри их хозяев – E.coli. Таким образом белки с желаемыми свойствами могут быть получены за несколько часов вместо столетий. Чтобы использовать этот огромный потенциал, мы разработаем комплексный стандартизированный инструментарий и сопутствующее программное обеспечение, которые позволят применять метод PACE к белкам различных классов, в том числе к энзимам, предназначенным для производства лекарственных препаратов и биоматериалов.

Thanks to Moscow RF

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Hace unos cuatro mil millones de años, nuestro planeta estaba en un punto de inflexión histórico. Mientras que la química orgánica ya había sido inventada, la generación reciente de moléculas orgánicas era profundamente diferente. Se organizaron en estructuras espacialmente confinadas y se auto-replicaron a una velocidad cada vez mayor. Pronto, los bloques de construcción orgánicos disponibles libremente se limitaron, y las estructuras cada vez más complejas empezaron a competir activamente por los recursos y el espacio. La vida surgió, y con ella, la evolución darwiniana. El concepto de vida resultó ser inmensamente poderoso y rápidamente transformó nuestro planeta en lo que ET podría describir fácilmente como un enorme biorreactor. Innumerables rondas de mutación y selección durante miles de millones de años dieron origen a la hermosa diversidad biológica y la complejidad que podemos apreciar hoy en día. La vida parece adaptarse perfectamente incluso a los entornos más duros y hostiles mediante la búsqueda de soluciones inteligentes, siempre y cuando tenga tiempo suficiente para hacerlo. Y aquí es donde empieza nuestro proyecto. Este año, el equipo iGEM Heidelberg tiene como objetivo aprovechar el enorme poder de la evolución darwiniana para facilitar el desarrollo de biomoléculas para el beneficio humano. Para ello, nos basaremos en el método PACE (evolución continua fago-asistida), que miniaturiza y acelera la evolución, y la dirige hacia un propósito predefinido. PACE acopla la supervivencia de los fagos rápidamente mutantes que llevan una proteína de andamio a la selección dirigida dentro de los huéspedes de E. coli. De este modo, las proteínas con las propiedades deseadas se pueden desarrollar en cuestión de horas en lugar de siglos. Para aprovechar su enorme potencial, crearemos una caja de herramientas completa y estandarizada, y un software de acompañamiento que permitirá la aplicación de PACE en diversos tipos de proteínas, incluyendo enzimas para la producción farmacéutica y de biomateriales.

Thanks to University of Chile

PROJECT BESCHRIJVING

Ongeveer vier miljard jaar geleden was onze planeet op een historisch keerpunt. Hoewel organische chemie reeds uitgevonden was, was de recente generatie van organische moleculen fundamenteel anders. Ze organiseerden zich in ruimtelijk beperkte structuren en zelf-repliceerden aan een steeds toenemende snelheid. Al snel werden de vrij beschikbare organische bouwstenen gering en de steeds complexere structuren begonnen actief met elkaar te concurreren voor bronnen en plaats. Leven ontstond en daarmee ook de Darwiniaanse evolutie. Het concept van leven bleek krachtig te zijn en transformeerde onze planeet snel in wat ET gemakkelijk zou kunnen beschrijven als een enorme bioreactor. Talloze rondes van mutatie en selectie over miljarden jaren hebben geleid tot de prachtige biologische diversiteit en complexiteit die wij vandaag kunnen bewonderen. Leven lijkt probleemloos te kunnen aanpassen aan zelfs de meest onvriendelijke en barre omstandigheden door slimme oplossingen te vinden, toch indien het genoeg tijd heeft om dit te doen. Dit is waar ons project begint. Dit jaar streeft het iGEM team van Heidelberg ernaar de enorme kracht van Darwiniaanse evolutie te benutten om de ontwikkeling van biomoleculen te vergemakkelijken ten voordele van de mens. Hiervoor zullen we bouwen op de PACE (phage-assisted continuous evolution) methode die evolutie mianturiseert en versnelt en het leidt naar een vooropgesteld doel. PACE koppelt de overleving van snel muterende fagen die een scaffold eiwit dragen aan gerichte selectie onder E. coli gastheren. Hierdoor kunnen proteïnen met gewenste eigenschappen ontwikkeld worden in uren in plaats van in eeuwen. Om het enorme potentieel te benutten, willen we een uitgebreide en gestandaardiseerde toolbox ontwikkelen met bijhorende software die het mogelijk maakt PACE te gebruiken voor diverse klassen van proteïnen, waaronder enzymen voor farmaceutische en biomateriaal productie.

PROJEKTBESCHREIBUNG

Vor etwa 4 Milliarden Jahren stand unser Planet vor einem historischen Wendepunkt. Während die erste organische Chemie bereits erfunden war, war die von nicht allzu langer Zeit entstandene Generation von organischen Molekülen zutiefst verschieden. Sie waren in räumlich begrenzten Strukturen organisiert und replizierten sich in einer immer schneller werdenden Geschwindigkeit selber. Bald darauf waren alle frei verfügbaren organischen Bausteine verbaut, die immer komplexere Strukturen begannen um Ressourcen und Lebensraum zu konkurrieren. Leben entstand und mit ihm die Darwinistische Evolution. Das Konzept des Lebens hat sich als unermesslich Energiereich herausgestellt und unseren Planeten hat sich schnell entwickelt in das, was ET als einen großen Bioreaktor beschrieben hat. Unzählige Mutationens- und Selektionsrunden über Milliardenjahre erhöhte die wunderschöne biologische Vielfalt und Komplexität die wir heute haben. Leben taucht auf und kann sich nahtlos anpassen um auch noch die härtesten und unfreundlichsten Umgebungen durch schlaue Lösungen zu besiedeln - unter der Voraussetzung, dass sie genug Zeit haben diese zu finden. Und das ist der Punkt wo unser Projekt beginnt. Dieses Jahr hat sich das iGEM Team Heidelberg das Ziel gesetzt die enormen Energie der Darwinschen Evolution sich zu bedienen und die Entwicklung von Biomolekülen, die dem Menschen nutzen, zu erleichtern. Um dieses Ziel zu erreichen, setzen wir auf die PACE (Phagen-assistierte kontinuierliche Evolution) Methode, welche Evolution verkleinert und beschleunigt und zu einem vordefinierten Zweck hinführt. PACE verknüpft das Überleben von schnell mutierenden Phagen die ein Gerüst aus Proteinen tragen mit der direkten Selektion innerhalb von E. coli - Wirten. Damit können die Proteine mit den gewünschten Eigenschaften innerhalb von Stunden evolvieren anstatt von Jahrhunderten. Um das enorme Potential zu nutzen, wollen wir einen umfassenden und standardisierten Werkzeugkasten designen und eine dazugehörige Software, die die Anwendung von PACE für diverse Proteinklassen einschließlich Enzymen für pharmazeutische und biologische Produkte, aktiviert.

Thanks to iGEM Hamburg

PROJECT DESCRIPTION (original)

About four billion years ago our planet was at a historic turning point. While organic chemistry had already been invented, the recent generation of organic molecules was profoundly different. They organized into spatially confined structures and self-replicated at an ever-increasing speed. Soon, the freely available organic building blocks became limited and the increasingly complex structures began to actively compete for resources and space. Life emerged and with it the Darwinian evolution. The concept of life turned out to be powerful and rapidly transformed our planet into what ET could easily describe as a huge bioreactor. Innumerable rounds of mutation and selection over billions of years gave rise to the beautiful biological diversity and complexity we can appreciate today. Life appears to seamlessly adapt to even the most harsh and unfriendly environments by finding clever solutions – provided it has enough time to do so. And this is where our project begins. This year, the iGEM team Heidelberg aims at harnessing the enormous power of Darwinian evolution to facilitate the development of biomolecules for human benefit. To this end, we will build upon the PACE (phage-assisted continuous evolution) method, which miniaturizes and accelerates evolution and governs it towards a predefined purpose. PACE couples the survival of quickly mutating phages carrying a scaffold protein to directed selection within E. coli hosts. Thereby, proteins with desired properties can be evolved within hours instead of centuries. To harness its enormous potential, we will create a comprehensive and standardized toolbox and accompanying software that will enable the application of PACE on diverse protein classes, including enzymes for pharmaceutical and biomaterial production.