Prcell: sentetik biyoloji için sinyal yolağı programlamaya yönelik bir yazılım
Prcell: A software for pathway programming for synthetic biology
Yazar: MECİT AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. ERDEM KARABULUT
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyoenformatik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Biyoistatistik = Biostatistics ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Genetik = Genetics ; Hücre programlama = Cell programming ; Sentetik biyoloji = Synthetic biology ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Yazılım = Software

Özet:
Sentetik biyoloji, mühendisliğin temel ilkelerinin biyolojiye, özellikle de hücreye uygulanmasına yönelik yeni ve disiplinlerarası bir araştırma alanıdır. Yapay biyolojik sistemler tasarlamayı ve üretmeyi amaçlar. Sentetik biyoloji, hücresel işlevleri değiştirmek veya düzeltmek, hücrenin çevresel koşullara yanıt vermesini sağlamak veya hücresel gelişimi yönetmek için tasarlanıp uygulanabilen yeni sinyal yollarını tasarlamak veya ayarlamak için çok önemlidir. Araştırmacıları biyolojik devre tasarımının elektronikteki entegre devrelerin tasarımına benzeyeceği ve genetik mühendisliğinin yeteneklerini artıracağı bir gelecek bekliyor. Bir hücre programlama dili olarak geliştirilen uygulamaların amacı, canlı hücreler için genetik devreler tasarlamak ve hücrede tasarlanmış genetik devreyi gerçekleştirmektir. Bunlardan biri, elektronik devre tasarım programına dayanan, verilog olan ve elektronik devreleri tasarlamak için mantık kapılarını kullanan Cello'dur. Elektronik devre tasarım mantığının biyolojik devrelere uygulanmasının yeterli olamayacağını düşündüğümüzden, bu tezde prCell adını verdiğimiz biyolojik devrelerin tasarımı için yeni bir programlama dili geliştirdik. prCell'in ana özelliği, herhangi bir elektronik devre tasarımında biyolojik devreyi tasarlamak için kullanılan mantık geçitleri yerine, kullanıcının giriş-çıkış ve kontrol nesnelerini belirleyeceği dinamik yapılara dayanan bir mantığa sahip olmasıdır. Bu, çok büyük ve karmaşık bir biyolojik devre tasarlama esnekliği ve imkanı sağlar. İnternet üzerinden yayınlanacak olan prcell'de bir üyelik sistemi olacağından, kullanıcının bir veritabanı ve kullanıcının bir biyolojik devre tasarım ortamı olacaktır. En önemli hedefimiz sentetik biyoloji ile ilgilenen herkesin sinyal yolunu kolay ve etkili bir şekilde tasarlayıp canlı hücrede uygulayabilmesidir. Hücre içi olayları daha iyi modellemek için, prcell'in kullanıcı taleplerine göre geliştirileceğine ve canlıları yeniden programlamak için farklı bir bakış açısı sağlayacağına inanıyoruz.


Anahtar kelimeler: 	Sentetik Biyoloji, Genetik Devreler, Hücre Programlama

Abstract:
Synthetic biology is a new and interdisciplinary field of research aimed at applying the fundamental principles of engineering to biology, especially to the cell. It aims to design and produce artificial biological systems. Synthetic biology is very important to for design or adjust new signaling pathways that can be designed and implemented to alter or correct cellular functions, enable the cell to respond to environmental conditions, or manage cellular development. Researchers expect a future in which the design of biological circuits will resemble the design of integrated circuits in electronics and increase the capabilities of genetic engineering. The purpose of the applications developed as a cell programming language is to design genetic circuits for living cells and to realize the designed genetic circuit in the cell. One of these is Cello, which is based on the electronic circuit design program, verilog, and uses logic gates to design electronic circuits. Since we think that the application of electronic circuit design logic to biological circuits cannot be enough, in this thesis we have developed a new programming language for designing biological circuits which we call prCell. The main feature of prCell is that instead of the logic gates used for any electronic circuit design to design the biological circuit, it has a logic based on the dynamic structures in which the user will determine the input-output and control objects. This provides flexibility and possibility to design a very large and complex biological circuit. Since there will be a membership system in prcell to be published over the internet, there will be a database of the user and a biological circuit design environment of the user. Our most important goal is that anyone interested in synthetic biology can easily and effectively design the signal pathway and apply it in the living cell. We believe that in order to better model intracellular events, prcell will be developed according to user demands and will provide a different perspective for reprogramming living things.


Key Words:  Synthetic biology, Genetic circuits, Cell programming