Principles of distributed biological computation in non-growing cells : A rational architecture for chemical wires
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- dc.contributor.author Toscano Ochoa, Carlos
- dc.contributor.other Garcia Ojalvo, Jordi
- dc.contributor.other Universitat Pompeu Fabra. Departament de Ciències Experimentals i de la Salut
- dc.date.accessioned 2024-04-27T01:34:23Z
- dc.date.available 2024-04-27T01:34:23Z
- dc.date.issued 2021-04-30T15:01:19Z
- dc.date.issued 2021-04-30T15:01:19Z
- dc.date.issued 2021-04-19
- dc.date.modified 2024-04-26T09:35:00Z
- dc.description.abstract One of the branches of synthetic biology pursues the creation of a biological computer. Many have successfully implemented simple logic circuits rewiring cellular components. However, these circuits may aggressively compete for energy and resources from the host organism. Distributed computation proposes to split the circuit into smaller pieces and distribute it among several strains sharing information using chemical wires, usually based on quorum sensing systems. Nevertheless, most published research has been focused in the creation of proofs of concept, evading the fundamental question of the design constraints self imposed due to the use of chemical wires. Here we propose a unified and rational wire architecture consisting in three strains: one that emits a communication molecule called biobit, one that degrades and one that senses it. Our model predicts the strain ratio combinations that allow desired behaviours, and shows how a wire is able to work as a timer storing temporal information
- dc.description.abstract Una de las ramas de la biología sintética persigue la creación de un computador biológico. Muchos han implementado con éxito circuitos lógicos simples reconectando componentes celulares. Sin embargo, estos circuitos pueden competir agresivamente por la energía y los recursos del organismo anfitrión. La computación distribuida propone dividir el circuito en partes más pequeñas y distribuirlas entre varias cepas que comparten información utilizando cables químicos, generalmente basados en sistemas de quorum sensing. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones publicadas se han centrado en la creación de pruebas de concepto, evitando la cuestión fundamental de las limitaciones de diseño autoimpuestas debido al uso de cables químicos. Aquí proponemos una arquitectura de cables unificada y racional que consta de tres cepas: una que emite una molécula llamada biobit, otra que la degrada y otra que la detecta. Nuestro modelo predice las frecuencias relativas de cepas que permiten los comportamientos deseados y muestra cómo un cable puede funcionar como un temporizador.
- dc.description.abstract Programa de doctorat en Biomedicina
- dc.format 207 p.
- dc.format application/pdf
- dc.format application/pdf
- dc.identifier http://hdl.handle.net/10803/671533
- dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10230/47279
- dc.language.iso eng
- dc.rights L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- dc.rights http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- dc.rights info:eu-repo/semantics/openAccess
- dc.source TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- dc.subject.keyword Computación distribuida
- dc.subject.keyword Biología sintética
- dc.subject.keyword Wiring problem
- dc.subject.keyword Computación biológica
- dc.subject.keyword Quorum sensing
- dc.subject.keyword Distributed computation
- dc.subject.keyword Synthetic biology
- dc.subject.keyword Wiring problem
- dc.subject.keyword Biological computation
- dc.subject.keyword 573
- dc.title Principles of distributed biological computation in non-growing cells : A rational architecture for chemical wires
- dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
- dc.type info:eu-repo/semantics/publishedVersion