天津工生所发布基于图数据库的大肠杆菌调控代谢关系知识图谱

日前，记者从位于天津港保税区的中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称“天津工业生物所”）获悉，天津工业生物所生物设计中心平台实验室与亚马逊云科技共同推动生物计算设计发展，目前已推出全球首个基于图数据库的大肠杆菌调控代谢关系知识图谱ERMer和全流程高通量编辑序列设计云平台AutoESD等20多项生物计算设计工具和软件应用。

2019年，天津工业生物所成立生物设计中心平台实验室，并围绕生物计算设计，开始与亚马逊云科技共同探索生物技术和信息技术相结合（BT+IT）的技术体系，进一步推动合成生物学发展，为健康、能源、农业和环境等领域研究的重大突破提供技术支撑。

据了解，天津工业生物所生物设计中心团队联合亚马逊云科技团队在计算生物学国际期刊《Nucleic Acids Research》上发表文章，并发布了全球首个基于图数据库Amazon Neptune的大肠杆菌调控代谢关系知识图谱ERMer，首次提供了全局的代谢调控图谱，并通过可视化框架实现了丰富的搜索功能，如多步查询、最短路径查询等。ERMer采用专门为高度关联复杂数据集高效存储和查询设计的图数据库架构，打破了传统的低效数据检索方式，有效增进用户和图谱的人机交互，大大降低了使用门槛。“为充分发挥知识图谱的作用，生物设计中心团队还进一步采用图神经网络技术进行推理，成功实现了转录因子预测和转录因子靶点预测等功能。这有助于挖掘潜在的关键调控因子和调控靶点，构建新的调控代谢网络，为研究人员提供新的研究思路和方向。”天津工业生物所生物设计中心副主任廖小平说。

将合成生物学相关实验流程模块化、标准化，也是自动化研究中不可或缺的一环。据了解，面向微生物遗传操作，天津工业生物所生物设计中心团队目前还开发了第一个能够在所有操作类型、任何基因组位点和跨物种上进行精确、自动化和高通量编辑序列设计的云平台AutoESD。该平台采用基于云端的无服务器架构，能够在几分钟内并行处理包含上千个编辑序列设计目标的数百个设计任务。与传统开发方式相比，开发时间缩短75%，总体拥有成本降低50%。