生化空间：生物模型数据库中生物体特定计算模型的注释方法

可在www.sciencedirect.com在线获取理论计算机科学电子笔记306（2014）31-44www.elsevier.com/locate/entcs生化空间：生物模型系统诠释的框架1M. Klemen nt，T. Ded，D. 沙夫拉奈克捷克布尔诺马萨里克大学信息学院J. 你去吧S。 米勒河Steuer全球变化研究中心AS CR，v. v. I.捷克共和国摘要在这篇工具论文中，我们的目标是公共模型数据库中呈现的生物体特定计算模型的唯一注释问题。特别是，我们提出了生化空间，一种新颖的注释方法，伴随着一套软件工具，允许创建，管理和维护生化空间的内容。背后的主要思想是创建一个透明的、注释良好的化学实体和元素反应的反应网络，数学模型被投影到该网络上。对于一个给定的生物体，生化空间代表了一个统一的平台，用于理解相关的生物过程。该方法的贡献是三方面的：（一）模型的系统预测，以良好的-结构化的生物学知识，（ii）简化注释程序，（iii）针对几个问题，如集总模型变量的存在，实体化学修饰中的组合爆炸，以及个体实体位置的分层组织。在这些方面，生化空间超越了SBML等现有标准的特征。该框架的应用在一组注释数据编译为复杂的蓝藻过程。保留字：生物模型，模型注释，系统生物学，蓝藻1介绍在过去的十年中，出现了许多旨在加速和促进系统生物学发现传播的不同平台它们提供动态模型的共享这些“在线”模型使我们能够模拟生物体的行为，或为我们提供有关生物体单个部分或其在大型复杂单元中的集成的信息。必须指出，如果没有因特网和万维网，就不可能广泛提供这些功能。1该工作得到了EC OP项目No.CZ.1.07/2.3.00/20.0256.http://dx.doi.org/10.1016/j.entcs.2014.06.0131571-0661/© 2014 Elsevier B. V.保留所有权利。32M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31为了解决复杂生物模型的严格呈现问题，而不使用户对模型背后的复杂数学感到拥挤，我们已经开始了活动e-cyanobacterium1。它旨在深刻地处理特定领域的问题。它还打算利用存储库和数据库综合带来的优势，这些优势总的来说允许在模型和本体知识库之间创建复杂的关系，不同类型的模拟和分析，以及在特定领域背景下集成模型生物化学空间（BCS）代表与现有本体连接的反应网络。由于模型主要针对生物过程背后的机制，因此基于过程的层次结构用于在生物化学空间中导航。为此，对于过程层级的每个级别，允许理解模型的非平凡生物背景的相关生物化学机制的视觉表示伴随着生化空间数据。BCS的概念是综合建模空间（CMS）的重要组成部分，CMS是生物过程计算建模和分析的通用平台，首先在[13]中引入，作为含氧光合作用内部一致简化模型的正式表示概念[15]，并在[7]中进一步细化为通用平台。一般来说，BCS作为CMS的一部分的主要目标是通过提供建模者和生物学家容易理解的简单明了的符号来简化模型构建任务。当前的符号语法与其他可用的数据库进行了比较，它们的文件格式主要集中在传输数据的结构上，符号清晰，易于记忆。相比之下，Biomodels.org [10]的目标是以SBML [5]格式共享的动态模型，该格式复杂且无法由普通用户在没有适当工具的情况下进行编辑。与Biomodels.org类似，CellML.org [11]是一个动态模型数据库，它使用类似于SBML的专有格式，称为CellML。与之前不同，CyanoBase [12]是一个注释数据库，描述了物理结构、染色体、基因等。数据只以原始格式共享。KEGG[6]是最接近BCS的格式，并且是预期任务的前候选者，不幸的是它不支持组合状态，反应和层次结构内部实体的位置与SBML [5，9]提供的广受好评的标准（也可用于表示生化空间）相比，我们的BCS概念完全避免了与动力学模型相关的问题（为此，我们仅使用SBML 2级）。作为一个纯粹专注于过程级描述的注释平台，BCS超越了SBML级别2，在位置层次结构中概括了隔间，引入了实体状态，并处理了相关的组合爆炸。这些问题通过基于规则的方法详细解决[2，4]，并且有一个SBML级别3的软件包草案正在准备中（多）。由于我们的符号依赖于一个简单的文本基础，并侧重于一个简单的，但仍然合理的精确和紧凑的描述维护生物学家，我们的符号是相当接近KEGG。1http://www.e-cyanobacterium.org，http://www.cyanoteam.orgM. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）3133在[7]中，我们介绍了用于特定领域模型的通用数据库平台。本文重点讨论了BCS构成的标注数据的内在部分，描述了标注工作流程、标注数据的形式化结构以及为维护标注数据而开发的工具集此外，BCS的具体应用程序演示了几个过程的蓝藻。2生化空间BCS为特定类型生物体中发生的过程的数学模型提供了良好描述的生物学背景完整的BCS可以作为现有本体和这些模型之间的连接，这是由定义良好的注释实现的。对于BCS的创建和修改，使用具有特定语法的文本文件。该文件提供了人类可读的BCS格式，可以在专用编辑器中轻松编辑并在Web平台上可视化。BCS的第一部分由实体集合表示，而第二部分包含在该集合上工作的元素反应。在我们的案例中，来自CyanoTeam1的科学家联盟参与了几个蓝藻过程的建模和BCS的创建。在BCS的创建过程中，强调定义良好且完整的注释。因此，必须为每个实体和反应填充与其他本体的链接。由这些本体提供的唯一ID可以帮助稍后在建议的注释编辑器中自动检测重复。ID还用于创建到网络上的相关本体的超文本链接，其用作已经提到的本体和模型之间的连接的一个方面。目前，支持KEGG，ChEBI，CyanoBase [12]和其他数据库的链接。一个实体或反应可以有多个链接到不同的数据库以及同一个数据库。第一种情况的示例可以是在ChEBI以及KEGG数据库中存在实体。第二种情况可以在连接酶反应时发生。然后，EC数（在此用作反应机理的描述符）可以与反应的KEGG ID相关联。当一个类型蛋白的实体被添加到BCS中时，人们可能想要添加一个基因序列作为该蛋白的描述符。一个链接（在我们的例子中是CyanoBase）是为每个基因单独创建的。如果存在一个以上的基因序列，则将关于每个序列的附加信息放入注释中。注释通常携带关于实体或反应的内部信息。最后，逗号用作链接和注释字段中记录之间的分隔符。在大多数情况下，本体包含关于实体和关于反应机制的一般信息。然而，我们所讨论的是一种单一的特定类型的有机体，因此，对实体的作用和这种有机体中的反应的语言描述可以放在另一行。实体的描述、链接和注释信息示例描述：参与N-酰化或N-乙酰化氨基酸水解的蛋白质链接：KEGG：：ec3.5.1.14，CBS：：slr 1653，CBS：：sll 0100注：ChEBI链接缺失反应的链接信息示例友情链接：KEGG：：ec3.5.1.14，KEGG：：R0066934M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31- -BCS文件中实体和反应定义中的大多数字段与来自链接本体的信息紧密耦合的事实是首先提到注释信息的原因。首先，这种属性是一个名称，它取自本体论或遵循生化化合物或过程的常规命名实体的ID可能由CyanoTeam同意的名称的别名表示。如果没有合理的ID，则反应的ID总是内部的（即，不需要在此字段中填写）。实体ID和名称示例实体ID：pq实体产品名称：质体醌反应的ID和名称信息示例反应ID：反应名称：质体醌还原在我们的解释中，实体是一个有界的空间或特定类型的有机体的一部分。BCS可以包含从小的实体（光子或原子）到大的实体（细胞内空间）。我们的目标是使BCS尽可能简单。由于实体的状态（氧化、还原等）现有的本体通常被当作另一个实体，实体的数量相当大。为了减少这种复杂性，可以在我们的BCS中定义实体状态。所有状态都用大括号括起来，并用逗号分隔。关系实体-状态分别是父-子。所有关于实体的信息都继承到它的状态，除非另有定义。一个实体的ID和它的状态在花括号中一起形成唯一的标识符。如果未指定状态，则默认值为与在真实的生物系统中一样，区室化也可以在BCS中进行。 一个实体可以是另一个更大实体的一部分。 那么我们可以说，较大的实体对较小的实体起着定位的作用。 一个实体可以有一个或多个位置，根据其出现。BCS文件中的表示法是使用位置（实体）的ID和逗号作为分隔符。一组实体可能相当大，因此将实体聚类到相关组中将是有用的。位置不是最适合此任务的，因为实体可以在多个位置找到。为此，使用类信息。分类在功能或结构性质的意义上描述了实体的类型，并且实体可以很容易地通过该属性分组在一起。实体的完整信息示例实体ID：HCO3实体名称：碳酸氢盐分类：小分子位置：cyt、cell、liq状态：-描述：在碳浓缩机制（CCM）中起主要作用。友情链接：CHEBI：：17544备注：外观：元素反应也可以有一个指定的分类。然而，我们对待他们不同。反应的分类并不描述反应的类型，而是指定一个涉及反应的高级过程的名称此外，与实体分类不同，M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）3135关于我们- -一个基本的反应元素在反应的上下文中意味着非常详细。关于如何考虑具体反应的共识解释如下。当定义原始方程时，底物和产物的标识符用于使反应的符号更短，即，可读性更强然后，在双冒号之后，必须指定每个实体的位置例如，这可以在定义作用于膜两侧的反应中发挥反应本身没有指定位置，因为它经常作用在两个位置的边界上（例如，细胞膜）。所有位置ID都与每个实体标识符相关联，然后完全定义反应作用的位置。有关基板和产品的信息分别用引号括起来。 化学计量数，从N可以在每个实体的第一个引号之前。底物和产物之间的含义和等价符号分别用于描述不可逆和可逆反应。加号用作基板之间和产品之间的分隔符。反应的完整信息示例反应ID：反应名称：质膜中质体醌还原反应式：“NADPH：：cyt”+5“h +：：cyt”+“pq：：cym”=>“NADP +：：cyt”+ 4“h+：：pps”+“pqh2：：cym”分类：还原氧化反应改性剂：NDH 1描述：细胞质膜中NADPH的氧化备注：外观：在某些情况下，强调细节描述会导致非常复杂的BCS。为了使BCS尽可能简单，需要对某些过程进行抽象。首先，酶促反应可以被抽象。在这种情况下，应该有至少两个不同的反应（一个用于底物结合，另一个用于催化步骤）。相反，由于酶在此过程中不会发生变化，因此它作为修饰剂被添加到反应中。另一个更抽象的例子是，当几个电子在蛋白质复合物中玩“音乐椅”时。问题是加工蛋白质复合物的部分在短时间内可以具有不同的不稳定当人们试图定义这些蛋白质之间的所有反应时，复合物的状态数的组合爆炸就出现了。并非所有这些组合在生物学上都是正确的，但即使没有非生物学的情况，状态的数量仍然很重要。为了我们的BCS的目的，我们想出了一个解决方案，灵感来自上述酶反应。 我们将蛋白质复合物视为实体（不一定是蛋白质）改变其状态的位置，并从背景过程中抽象出来。我们可以将反应视为我们复合体（位置）状态的变化，这是正确的。在反应的符号中，底物之间和产物之间的加号被条形符号（|）.如果复合体与不位于复合体中的实体反应，并且复合体同时改变其状态，则加号可以与条形符号一起出现在反应中。通过上述抽象，我们违反了形式性，例如，SBML规定，但实现的简化是巨大的。特殊反应的例子36M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31--|关于我们|{}- -反应名称：PS Ⅱ中Qa的氧化和Qb的还原RC方程：“qa-：：ps2”“qb-：：ps2”=>“qa n：：ps2”“qb 2-：：ps2”分类：光合作用的光反应改性剂：描述：来自PSII还原的主要醌受体的电子Qa- LINKS：备注：外观：BCS的文本格式是反应网络的可读且易于使用的表示。但是，通过基于Web的平台（CMS）的支持，我们可以增强这些功能。可以在线创建高级过程层次结构。然后将实体、元素反应和模型映射到这个层次结构中，这个层次结构成为BCS与其他本体和数学模型之间的主要联系。在创建层次结构以及映射内部实体和反应时，位置和分类信息与其他本体中的现有层次结构密切相关。由于高度的抽象，整个过程不容易自动化，因此注释者必须就层次结构的形式达成一致。层次结构的每个级别可以具有添加的对应过程的交互式可视表示。3模型注释工作流程动力学模型为描述生物系统的动力学行为提供了一种非常有效的方法他们经常采用先进的数学技术，如实体和反应集总，这可能会使生物学解释复杂化。如何描述这些抽象依赖于建模者。因此，必须创建精确的注释，以使模型易于访问和理解。SBML提供了统一模型描述的形式化语法。我们的目标略有不同。CMS提供了一种将模型直接映射到生化空间的方法。图1详细描述了整个注释过程，即如何创建BCS以及如何将模型映射到BCS。首先，必须建立一个生物过程的模型所有微分方程、速率、初始浓度和其他特定特征随后手动上传至CMS数据库。模型的注释开始。负责注释的人要么是建模者自己，要么是联盟的成员模型化的过程应该从生物学的角度用BCS的文本形式用前一章提到的语法来描述。为每个新模型创建单个文件。接下来，从数据库中导出现有BCS，并与建议的注释编辑器中的新文件进行然后将现有BCS中缺少的所有信息对每个新文件重复该过程。当没有东西要添加到BCS中时，循环理想地结束。当我们处理简单的、研究充分的单细胞生物时，我们可以接近这种状态。然而，生物系统的复杂性是巨大的，所以仍然有东西要添加。最后剩下的事情是在网络上创建一个简化的反应和实体的高级过程层次结构，并为层次结构的每个层次提供交互式可视化支持。至于模型映射，建模者必须定义BCS的哪个子集对应于M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）3137Fig. 1. 注释过程的描述。响应单个模型零件。BCS中的实体和反应分别映射到模型物种和常微分方程。在许多情况下，由于高度抽象，这种直接映射是不可能的。在模型反应（ODE）的情况下，可以指定BCS中的几个反应来描述相应的过程。这种映射是在生物学和数学建模之间建立跨专业联系的最后一步4生化空间编辑器和在线工具支持到目前为止，生化空间被描述为一组形式规则，其中所有所需的数据都具有严格定义的格式和结构。如果不满足这些条件，定义的数据就不能在科学界之间轻松共享和理解，也不能被计算机自动处理。为了创建、处理、共享和自动分析，创建了几个工具，每个工具都侧重于问题的不同部分和目标受众生化空间。这些工具还注重类似格式之间的互操作性和易用性。生物空间符号的当前版本被设计为具有特定语法的文本文件，这与能够编辑这种格式的工具的可用性有关。在“紧急情况”或当前工具不可用的情况下，可以在任何文本编辑器中手动编辑文本文件，以便根据基本规则进行必要的但是普通的文本编辑器不提供将数据保持在一致状态所需的功能，也不能确保所需字段的充分填充和数据的一致性，而这些属性对于文件共享和其他操作的明确性非常重要38M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）314.1注释编辑器一个基本的工具，用于编辑生物化学空间中描述语法的文本文件注释编辑器该工具是用Java编写的，支持同时修改多个文件，并与所有常见的操作系统兼容创建此编辑器是为了修改、维护和创建这些文本文件的必要基础。它还支持数据导入和合并多个文件中提到的格式。AnnotationEditor提供两组主要数据的维护，即实体和反应。除了这些维护工具的基本功能外，还支持实体定义一致性所需的重要验证功能，包括：• 重复性检查，验证当前编辑的文件中是否存在多个实体• 实体状态验证，检查反应和关系中使用的所有实体状态的定义是否存在• 实体的位置检查，用于验证实体的定义，用作实体和反应定义• 在意外发生任何不一致的情况下，生成缺失的实体、位置和状态，从而不必手动该编辑器还支持管理包含已定义实体、位置和状态的反应。方程的修改是实时处理的，变化直接反映在为反应定义的其他领域。此外，该工具必须包含一组功能，可提供反应数据的扩展验证，包括：• 双重性检查，以两种不同的方式搜索反应，无论是精确匹配还是基于方程定义的相似性• 实体和位置的验证，验证方程中的实体和状态是否在实体定义中定义，以及实体的定义是否• 生成缺失的实体，以便在意外产生任何不一致的情况下做出反应，并且不必手动GUI的设计目的是便于使用和理解，如果用户具有应支持的功能的基本知识。主应用程序屏幕由顶部的菜单项组成，提供上述功能。屏幕的其余部分由包含实体和反应的两个选项卡填充。这两个选项卡分为两个部分，左侧是导航树，右侧显示导航树中所选项目的详细信息。一个有趣的功能是显示图形的可能性，该图形以网络方式连接定义的项目，显示选定的实体或反应。M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）3139图二. 注释编辑器的示例屏幕。4.2可视化编辑器描述生化空间的基本格式不支持实体的可视化和互连以及对理解真实世界分布所必需的树结构的反应因此，为e-cyanobacterium.org平台创建了一个在线工具，该工具提供了额外的功能，作为注释编辑器的扩展。所提到的工具有助于将已经准备好的和一致的文本文件导入到在线数据库中，该数据库可用于将导入的对象转换该过程将表示实体、状态和反应的相对抽象的结构从生化空间转换为显示各个层或更大单元和环境的互连的可视化树5案例研究：蓝藻作为一个案例研究，我们已经开发了BCS的几个生物过程的氰细菌。它是e-cyanobacterium.org2的一部分，该网站专注于解释集胞藻PCC6803细胞过程的部分模型的统一介绍。在当前版本（2014年3月）中，部署在e-www.example.com中的生化空间涵盖了蓝藻的以下过程：环境过程，呼吸和光合作用以及新陈代谢。cyanobacterium.org环境过程的重点是精确定位蓝藻到它的环境背景。由于该网站主要针对生物反应器中的体外培养条件，因此我们汇编了相关的基本反应。呼吸过程2http://www.e-cyanobacterium.org40M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31图3.第三章。描述环境过程的可视化编辑器屏幕示例二氧化碳水合在低pH下的碳酸氢盐/碳酸盐转化在高pH“CO2：：liq”+“H2O：：liq”=>“HCO3{-}：：liq”+“h{+}：：liq”“CO2：：liq”+“OH{-}：：liq”=>“HCO3{-}：：liq”“HCO3{-}：：liq”=>“CO3{ 2-}：：liq”+“h{+}：：liq”“HCO3{-}：：liq”+“OH{-}：：liq”=>“CO3{ 2-}：：liq”+“H2O：：liq”气泡-液体二氧化碳传递二氧化碳排泄“CO2：：bub”=>“CO2：：liq”“CO2：：cell”=>“CO2：：liq”“HCO3{-}：：cell”<=>“HCO3{-}：：liq”表1在生物反应器水平上代表环境过程的基本反应。 表的前半部分表示在生物反应器介质内发生的过程，而表的后半部分列出了在隔室之间转移化学实体的光合作用覆盖了蓝藻的能量成分。在这些细胞过程之上，生化空间的代谢部分形成了一个骨干，将生物能量成分与代谢组连接起来，并将所有关键的细胞过程与环境中发生的一般过程连接起来5.1环境进程我们的BCS针对生物反应器中发生的过程。事实上，这些过程在环境和细胞之间形成了一个界面。特别地，界面由一组双向气体交换流定义，该双向气体交换流在气体顶部空间和含有细胞的液体（生物反应器介质）之间输送二氧化碳氧气和溶解的二氧化碳通过细胞膜运输到细胞/从细胞运输。二氧化碳和双氧分子也被认为在液体和液体内的气泡之间转移。通过气泡，它们被输出到气体顶部空间。在生物反应器介质中发生的过程通过表1中列出的一组基本化学反应来表示，并在图1中可视化二、化学实体通过代表所考虑的隔室M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）3141质体醌氧化质体醌还原“pqh2：：tlm”+“O2：：lum”+2“h+：：lum”=>“pq：：tlm”+2“H2O：：lum”“琥珀酸：：cyt”+“pq：：tlm”=>“富马酸：：cyt”+“pqh2：：tlm”激子转移光能传递“pcb*：：pbs”+“chln：：ps2”=>“pcbn：：pbs”+“chl*：：ps2”“chl*：：ps1”|“achln：：ps1”<=>“chln：：ps1”|“achl*：：ps1”表2代表光合作用和呼吸作用过程的元素反应示例。表的前半部分代表传统的划分过程，而后半部分显示发生在复杂蛋白质结构上的组合过程的（液体-培养基，气泡-气泡，细胞-细胞）。每个实体都是一个众所周知的简单分子，与其在ChEBI中的注释术语充分相互关联注意，在这种情况下，表示与SBML完全兼容，因为位置的含义与SBML的隔间概念相匹配。唯一的特殊性是简化实体的形式表示，其中使用了花括号中的状态标识符。为了简化表示，我们不区分气体的溶解和凝结状态，因为这将远远超出直接表示细胞-培养基界面处的生物反应器气体流的需要。在www.example.com主页的导航面板中点击“环境过程”后，生物反应器的BCS显示在过程方案下方的实体和反应选项卡中e-cyanobacteria.org在模型中，有一个动力学模型（Mülleretal.2014）描述了生物反应器过程的动力学。该模型直接映射到BCS上，其状态变量代表单个化学实体。该平台[7]允许模拟模型，并提供了几个目前正在实验验证的时间过程曲线。5.2呼吸和光合作用蓝细菌BCS的一个关键部分是由代表光合作用和呼吸作用的元素反应制成的。这两个过程都发生在细胞膜的特定折叠中，称为类囊体膜，并且是相互关联的，因为它们共享几个生物实体，例如，类囊体膜转运蛋白（质体醌）。光合作用作为从光中获取的能量来源，并转化为ATP和NADPH分子的生产，氧作为副产物产生。Responses具有相同的结果，但需要NADPH而不是光。与光合作用相反，呼吸作用也发生在细胞质膜中。光合作用和呼吸BCS的实体由位于细胞中的类囊体膜（tlm）上的几种复合蛋白（酶）由于类囊体膜包围着被称为管腔（lum）的膜内空间，在那里H2O分子被加工，基本上有三个位置被定义为这组实体。发生在细胞腔、细胞质和类囊体膜之间的反应具有经典的形式（例子见表2）。然而，在复杂过程的结构中发生的电子转移反应（例如，光系统，细胞色素）导致所有可能的构象为了避免这种情况，这些反应通过采用先进的BCS结构（即，操作者|'）. 中给出了几个例子。42M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31表2，例如， 存在发生在光系统I上的光能转移反应的实例，其中叶绿素的激发传递到光捕获天线并返回。基态{n}变为激发态{n}，反之亦然。特殊实体 这些实体的位置现在是酶-光系统I（PS1）。另一个反应，激子转移，描述了类似的情况，但现在两个不同的复合物藻胆体（pbs）和光系统II（ps2）的构象之间。在这种情况下使用传统的“+”。在www.example.com主页的导航面板中点击“呼吸和光合作用”后 ， 所 有 相 应 的 反 应 都 显 示 在 工 艺 方 案 下 方 的 实 体 和 反 应 选 项 卡 e-cyanobacteria.org中。模型库包含Plyusnina et al. 2014模型，该模型代表光合作用和呼吸作用的在这种情况下，该模型采用内部状态的集总，并将动态减少到在缓慢时间尺度上运行的八个状态变量因此，BCS是必要的，以描述机制纳入模型，但失去了在集总。5.3代谢代谢使蓝藻细胞过程的骨干[14]。集胞藻代谢网络的全基因组重建。PCC6803已在[8]中发表。蓝藻BCS的最大部分覆盖了这个网络。大多数代谢反应发生在细胞质中。在BCS水平上与呼吸和光合作用过程的联系是通过共享的简单分子（ATP，ADP，NADPH等）连接的。并通过酶复合物（光系统I、光系统II等）使得电子传递反应的位置被呼吸和光合作用所覆盖。代谢实体BCS代表驱动代谢反应的酶和充当代谢物的单个简单分子。酶作为调节剂（催化剂）被分配到反应中，它们通过与CyanoBase交联而被EC编号和基因注释。这使得代谢BCS的全基因组投影。由于新陈代谢中的反应主要是由于催化反应的复杂性，并且没有组合络合物，BCS的这一部分符合SBML。点击左侧导航面板中的代谢过程后，可在e-cyanobacterium.org主页上由于目前没有动力学模型描述整个代谢网络的动力学，由于动力学常数值的不可用，我们目前的工作动力学模型，覆盖网络的一小部分。此外，我们计划用一个数学模型来丰富模型库[14]，该模型适合于对数据进行均衡分析。该模型将直接映射到代谢BCS上，但边界条件和代谢组组成变量除外，这些变量是模型特异性的，未涵盖在BCS提供的生物学描述中。M. Klement等人/理论计算机科学电子笔记306（2014）31436结论我们已经提出了生化空间的概念作为复杂细胞过程的注释基础，在几个方面与现有的形式主义不同首先，与模型描述语言相比，它不包含模型级的细节（动力学或速率函数，位置体积）。它相当适合作为一个组织良好的反应网络注释平台，动力学模型映射到该平台上。其次，与现有的注释形式主义和本体论相比，它精确了关于对象位置的分层组织和处理组合对象状态的注释。总之，它可以被看作是一个独立的接口，清楚地连接数学模型与现有的注释数据库。我们已经介绍了一个具体的BCS的一部分，定义为蓝藻过程。在未来的工作中，这种特殊的BCS将进一步完善碳浓缩[1]和生物钟[3]。引用[1] 伯纳普河R. Nambudiri和S. Holland，蓝细菌集胞藻中碳浓缩机制的调节。 pcc6803对光照强度和无机碳可用性变化的响应，光合作用研究118（2013），pp. 115-124[2] 达诺斯河谷和C.形式分子生物学，Theor。Comput. Sci. 325（2004），pp.69比110[3] Hertel，S.，C.布雷特施奈德和我。M. Axmann，揭示了蓝藻生物钟中的双环转录反馈机制，PLoS ComputBiol9（2013），p. e1002966。[4] 赫拉瓦切克湾美国，J. R. Faeder，M. L.布利诺夫河G. Posner，M. Hucka和W. Fontana，信号转导系统建模规则，Sci.Stke2006（2006），p.re6.[5] Hucka，M.例如，系统生物学标记语言（sbml）：生化网络模型表示和交换的媒介，生物信息学19（2003），pp. 524-531.[6] Kanehisa，M.和S.Goto，Kegg：Kyoto encyclopedia of genes and genomes，Nucleic Acids Research28（2000），pp. 27比30[7] Klemen nt，M.，D. Safr'anek，T. D.D.A. Pejznoch，L. 内巴尔河Steuer，J. Cer veny'andS. 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