Molecular Flipbook 用動畫呈現生物分子的運作

用視覺化的影像呈現科學概念，有助於傳達概念。

Molecular Flipbook 是一個生物分子運作 model 的 3D 動畫軟體，是免費的哦。
https://www.molecularflipbook.org/


Ted 的介紹
http://www.ted.com/talks/janet_iwasa_how_animations_can_help_scientists_test_a_hypothesis

Have fun.

在 Ubuntu Linux 下安裝 NEURON 7.3

NEURON 是一種模擬神經電訊號的軟體。可以在 Windows 下使用，也可以在 Linux 系統使用。

要安裝  NEURON 可以由這裡下載。
http://www.neuron.yale.edu/neuron/download

如果要由原始檔在自己的 Linux 下 compile，安裝。
可以在這裡下載原始檔。
www.neuron.yale.edu/neuron/download/getstd

在安裝之前，先檢查 Linux 系統下是否已經安裝了以下的套件，如果沒有，最好先用下列方式安裝，以免在下一步 compile 過程中，出現找不到 library 的問題。

sudo apt-get install mercurial
sudo apt-get install bison
sudo apt-get install flex
sudo apt-get install automake
sudo apt-get install libtool
sudo apt-get install libxext-dev
sudo apt-get install libncurses-dev
sudo apt-get install python-dev
sudo apt-get install cython
sudo apt-get install alien
sudo apt-get install xfonts-100dpi
sudo apt-get install xfonts-75dpi

參考
http://www.neuron.yale.edu/phpbb/viewtopic.php?f=6&t=2387


然後按照這個網頁的步驟安裝並測試軟體。
http://www.neuron.yale.edu/neuron/download/compile_linux

Have fun.

生化反應 kinetic modeling 的工具和方法

哈囉~ 大家好，

生化網路的模擬，借由電腦軟體的發展，比以前更加容易了。
這篇文章介紹了常用的方法。

Alves, R., Antunes, F. & Salvador, A. Tools for kinetic modeling of biochemical networks.
Nature Biotechnol. 24, 667–672 (2006).

http://www.theoretical-biology.org/Links/KineticDB-Tools.pdf


而以下這篇文章，則討論了 modeling 的一般原則。
Physicochemical modelling of cell signalling pathways  Nature Cell Biology 8, 1195 - 1203 (2006)
http://sysbiowiki.soe.ucsc.edu/sites/default/files/3/ncb1497.pdf

有興趣的朋友讀一讀，若有人願意帶大家讀上面的文章，歡迎自願。

我們再安排聚會。

Have fun.

試玩 Kir channel 結構

在電腦上看分子結構的軟體有很多，其中一個是 RasMol (http://rasmol.org/)。RasMol 的功能可以由視窗點選，有些要用 script 來下指令，花一點時間學，就會發現這是個簡單方便的軟體。這軟體也是許多資料庫預設的 viewer。

此外，也有一些可以直接在網頁上看分子結構的軟體，可參考 http://www.umass.edu/microbio/rasmol/。

以下用一實例來說明如何看分子結構：

首先參考 http://rasmol.org/ 安裝 RasMol 軟體。

在下面這篇 paper 中，研究人員發表了 Kir2.2 鉀離子通道的結構

Science. 2009 Dec 18;326(5960):1668-74.
Crystal structure of the eukaryotic strong inward-rectifier K+ channel Kir2.2 at 3.1 A resolution.

Tao X, Avalos JL, Chen J, MacKinnon R.

Laboratory of Molecular Neurobiology and Biophysics, Rockefeller University, Howard Hughes Medical Institute, 1230 York Avenue, New York, NY 10065, USA.

我們可以在 PubMed 中，找到這篇文章 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20019282。PubMed右下方會出現 Structures reported by this article，這個分子的 PDB ID是 3JYC。點入即何進入 NCBI 的 Structure Summary，看到此分子結構。此時可以選擇要用 Cn3D 或是 RasMol 來下載觀看此分子結構，在此我們選擇用 RasMol 來看，就可以下載此分子的 *.pdb 檔，在 RasMol 中觀看。

我們也可以從 RCSB Protein Data Bank (RCSB PDB) (http://www.pdb.org/)來看這個分子結構。RCSB PDB 收集的是由實驗方法，如 X-ray 繞射，NMR等方法，解出的蛋白質結構，此資料庫並不收集未經實驗決定之預測的結構。

進入 RCSB PDB 之後，我們可以鍵入 3JYC ，找到 http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3JYC。如果電腦原本已安裝了 JAVA，就可以透過網頁預設的 Jmol 來看到分子結構。我們也可以下載 PDB file 到自己的電腦，在此例中，檔名是是 3JYC.pdb 再用 RasMol 觀看。

在這個例子裡，我們會發現在 RCSB PDB 中看到的 Kir2.2 結構是完整的 4 個 subunits 圍成的完整的鉀離子通道結構，而下載的 3JYC.pdb 卻只看得到一個 subunit 的結構。這裡須要一點背景知識，鉀離子通道是由 4 個 subunits 組成 tetramer，圍成中間的 pore 。中間的 pore 即是 K+ ion 通過的孔洞。在解結構時，解出的是一個 subunit 的結構，如 3JYC.pdb 所呈現。在 RCSB PDB 網頁上秀出的是用 PISA 模擬的 quaternary structure。

我們是否可以下載模擬的 quaternary structure 的 pdb 檔呢？可以的。請先進入
http://www.ebi.ac.uk/msd-srv/prot_int/pistart.html。按下方的 Start PISA。在 PDB entry 鍵入 3jyc。按 "assemblies" 這個鈕。就可以得到一些預測的 quaternary structure 的結構，並下載到自己的電腦上觀看。

此外，我們再問一個問題，既然我們已有 Kir2.2 channel 的部份結構，那是否可以用此做為 template，來預測相似分子的結構呢？比如，我們想要得到 Kir2.1 channel 的預測結構。這兩種 channel 在演化上，是類似的分子，我們可以由已知的 Kir2.2 channel 結構，估測 Kir2.1 結構。其中一個現成的方法如下：先進入 Protein Model Portal (http://www.proteinmodelportal.org/)。把 PubMed 中得到的 Kir2.1 序列 ，copy 到 Protein Model Portal 的 Query 欄位中 (直接用滑鼠 copy, paste 即可，連序號 copy 入沒關係)。就是把以下文字 copy 進去。

1 mgsvrtnrys ivsseedgmk latmavangf gngkskvhtr qqcrsrfvkk dghcnvqfin 61 vgekgqryla difttcvdir wrwmlvifcl afvlswlffg cvfwliallh gdldtskvsk 121 acvsevnsft aaflfsietq ttigygfrcv tdecpiavfm vvfqsivgci idafiigavm 181 akmakpkkrn etlvfshnav iamrdgklcl mwrvgnlrks hlveahvraq llksritseg 241 eyipldqidi nvgfdsgidr iflvspitiv heidedsply dlskqdidna dfeivvileg 301 mveatamttq crssylanei lwghryepvl feekhyykvd ysrfhktyev pntplcsard 361 laekkyilsn ansfcyenev altskeeeed sengvpests tdsppgidlh nqasvplepr 421 plrresei

再按下 run query 鈕，即可得到許多 Kir2.1 channel 的預測結構，包括用 3jyc.pdb 當做 template 所得之結構。 另一個方法是選 advanced search，把 Kir2.1 channel 的 UniProt 編號 P35561 輸入，即可搜尋資料庫內的預測結構。

接下來，您可以玩玩其它的分子結構囉。Have fun。

MIT 計算生物學資源

大家好，

這個網站收集了 MIT 計算生物學的一些教學資源。

其中包含了一部份上課的 Lecture videos.

http://compbio.mit.edu/teaching.html

Have fun.

50 個最佳線上科學和工程課程

50 Best Sources of free science education Online

http://www.onlineuniversities.com/blog/2012/04/50-best-sources-of-free-stem-education-online/

2011 年的 Swartz Prize for Theoretical and Computational Neuroscience

2011 年的 Swartz Prize for Theoretical and Computational Neuroscience 由 Haim Sompolinsky 得到。
請見：
http://www.theswartzfoundation.org/news_show.asp?newsID=76

Haim Sompolinsky 的研究室網站：
http://neurophysics.huji.ac.il/~haim/

Swartz Foundation 是個研究神經和腦理論的單位，特別著重計算神經科學。過去三年得 Swartz Prize 的名單分別是

2010: Larry Abbott
2009: Horace Barlow
2008: Wilfrid Rall

有興趣的朋友，可以查查看這幾位專家的研究著作，了解計算神經科學可以玩到什麼程度。

Have fun.

Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology

Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology

酵素 E.C. number 的資料庫

http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/index.html

搜尋介面
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/search.html

例如打入 2.7.1.1，就會得到
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/7/1/1.html

並可以連結到其它資料庫。

MathMol 分子模擬入門教學網頁

MathMol 是一個分子模擬的入門網站，有給高中生或入門都的教材。
http://www.nyu.edu/pages/mathmol/software.html

它推薦的常用軟體
http://www.nyu.edu/pages/mathmol/software.html

用 "Crystal Structure Databases" 學習化學分子的性質

在 Journal of Chemical Education 期刊中，有幾篇談如何用 Crystal Structure Databases 來學化學的文章。

Teaching Three-Dimensional Structural Chemistry Using Crystal Structure Databases. 1. An Interactive Web-Accessible Teaching Subset of the Cambridge Structural Database

Teaching Three-Dimensional Structural Chemistry Using Crystal Structure Databases. 2. Teaching Units That Utilize an Interactive Web-Accessible Subset of the Cambridge Structural Database

Teaching Three-Dimensional Structural Chemistry Using Crystal Structure Databases. 3. The Cambridge Structural Database System: Information Content and Access Software in Educational Applications

Teaching Three-Dimensional Structural Chemistry Using Crystal Structure Databases. 4. Examples of Discovery-Based Learning Using the Complete Cambridge Structural Database

[book] Kinetic modelling in systems biology

這是一本談系統生物學中動力學模擬的入門書，作者是俄國人。
Kinetic Modelling in Systems Biology
Oleg Demin, Igor Goryanin
http://www.amazon.com/Kinetic-Modelling-Systems-Mathematical-Computational/dp/1584886676

書中用的軟體是作者研發的 DBSolve。有興趣的朋友，可以玩玩看。

BRENDA 酵素資料庫

BRENDA 是一個收集酵素各種性質的資料庫
http://www.brenda-enzymes.org/

收集了包含結構，生化反應的一些性質，和反應的模型。

可參考
BRENDA, the enzyme information system in 2011.
Nucleic Acids Res. 2011 Jan;39(Database issue):D670-6.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21062828

Genomic Medicine — An Updated Primer

New England Journal of Medicine 上的一篇 review 文章，
簡介 Genomic Medicine 的現況。

其中包含一個 Interactive Graphics，用漫畫呈現傳統定序法和新的定序法。

值得一看。

http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra0907175

CellDesigner 4.1 安裝經驗

分享小弟在 Windows XP 下安裝 CellDesigner 的經驗。

按照網頁的說明
http://www.celldesigner.org/download.html

1. 安裝 SBW

SBW (Systems Biology Workbench) 是一組套件，裡面有許多支援 SBML 語言的程式，其實這組套件本身即包含繪製 network 和 simulation 的功用。

首頁 http://sys-bio.org/

下載位置，我安裝的是2.8.1版。可由 Download --> 左下角 Software Downloads --> 點 SBW，進入 http://sourceforge.net/projects/jdesigner/files/Systems%20Biology%20Workbench/2.8.1/ ，下載 windows安裝版本 SBW-2.8.1-win32-installer.exe。執行安裝即可。

(註：我也試著安裝 Ubuntu lucid 版到我的 Ubuntu linux 上，不過不知為何，執行效果不佳，可能是因為版本不相容，所以我還是決定用 Windows 版。)

2. 安裝 CellDesigner
下載 CellDesigner-41-windows-installer.exe，安裝即可。

3. 安裝 COPASI 支援
COPASI 本身就是一個界面友善且功能強大的 kinetic simulation 軟體，可以獨立使用。在這裡CellDesigner 要借用 COPASI 的運算功能，這樣在 CellDesigner 界面中，也可以使用 COPASI 的 simulation。這裡要下載的是 Language Binding for Java，而不是 COPASI 主安裝程式。
從 COPASI 首頁，選 Download，進入 http://www.copasi.org/tiki-index.php?page=downloadnoncommercial 後。
選 Language Bindings 進入 http://www.copasi.org/tiki-index.php?page_ref_id=108 。注意，這裡要使用視窗下面較舊的版本 COPASI 4.5 (Build 30)(如果選 COPASI 4.6 (Build 32)，會無法和 CellDesigner 4.1 搭配，導致程式無法開啟)。在此，下載 Java 的 Windows (32 bit) 版本。解壓縮後，把 CopasiJava.dll 這個檔 copy 到 CellDesigner 的主目錄即可。

這樣，安裝就告一段落。此時，可以參考 CellDesigner 網頁上提供的 Startup Guide 來玩玩 CellDesigner。

在 http://www.celldesigner.org/documents.html#docModels 有一些相關的 paper 和套件。我個人對 "SBMLsqueezer: a CellDesigner plug-in to generate kinetic rate equations for biochemical networks" 這個 plug-in 蠻有興趣，它可以把 kinetic network 的數學方程式輸出。等我玩過再分享經驗。

先選用 CellDesigner 來玩，主要是因為此軟體與 SBW 套件相容性較佳，而且支援 SBML 語法。其圖形界面也蠻漂亮的。

[Journal] Tools for kinetic modeling of biochemical networks

在這篇 review paper 裡，作者介紹了數種用來模擬 kinetic model 的軟體。

Tools for kinetic modeling of biochemical networks

Nature Biotechnology 24, 667 - 672 (2006)

全文 http://web.udl.es/Biomath/Group/Treballs/2006NatBiotech.pdf

留言版

哈囉~
歡迎在這裡用comment留言，留下您的指正，問題，或是建議。

SBW 的軟體

Systems Biology Workbench (SBW) 收集了一整套關於系統生物學的軟體免費軟體，可以互相支援。
官方網站：http://www.sys-bio.org
介紹的文章，請見
COMPUTATIONAL TOOLS FOR MODELING PROTEIN NETWORKS
http://www.sys-bio.org/pdfs/SBWCurProteomics.pdf

[Journal Reading] Network motifs: theory and experimental approaches

Network motifs: theory and experimental approaches
Nature Reviews Genetics 8, 450-461 (June 2007)
http://www.nature.com/nrg/journal/v8/n6/full/nrg2102.html

討論transcription如何調控基因的表現。

全文下載：
http://cadbio.org/wiki/images/4/4c/Alon-Uri_Network_Motifs_Theory_and_Experimental_Approaches.pdf

[Journal Reading] Network Motifs: Simple Building Blocks of Complex Networks

Network Motifs: Simple Building Blocks of Complex Networks
Science 25 October 2002: Vol. 298 no. 5594 pp. 824-827
http://www.sciencemag.org/content/298/5594/824

這篇2002年發表的文章，到現在被引用了超過1800次，且看作者如何闡述各種網路系統的異同。全文pdf可在這裡下載：
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.136.2860&rep=rep1&type=pdf

An Introduction to Systems Biology - Design Principles of Biological Circuits

這本An Introduction to Systems Biology - Design Principles of Biological Circuits，作者是Uri Alon。
網頁介紹：
http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/bookUri.html

雜誌上的書評：
http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/Papers/bookReviewNature.pdf http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/Papers/bookReviewPhysicsToday.pdf

在這書評裡，有提到其它的系統生物學的書，也可參考。