代谢模型和生物信息共享系统建设需求

代谢模型和生物信息共享系统建设需求一、项目概况合成生物设计模块部分利用生物信息、数理模型及人工智能等手段，针对特定科学需求，基于生物合成大数据，设计新反应、新酶、新途径、新菌株，建立一站式的设计技术体系、软件工具及生物信息数据库。本项目拟升级建设大设施基础数据库系统、元件库系统、基因组编辑系统、装置设计系统和多组学系统中的多个功能模块。将主要从数据库、分析算法、接口对接、统一登录、数据分析、数据的质量控制、质控数据监控、指标实时检测与风险评估、任务调度、移动端、计算和存储管理，大数据、分布式平台计算资源动态使用及调度等方面巩固完善现有系统的功能。二、技术要求编号技术指标名称技术指标值1应用范围和要求基础数据库管理、元件库管理、装置设计、基因组编辑、多组学分析等系统从数据库、分析算法、接口对接、统一登录、数据分析、任务调度、移动端、计算和存储管理，中间件技术、云资源共享，关键指标预警预测等方面巩固完善功能。2性能指标元件库分类管理和检索功能模块1.支持基于物种分类信息、功能注释分类信息、序列来源信息等特征字段进行基因元件分类管理和检索。投标人须在投标文件中提供技术方案和截图（原型或技术路线或技术框架）作为证明材料，并将参数要求的功能批注出来。2.方便用户进行复杂条件下的元件检索，如寻找特定物种中特定功能的可用基因序列等。3.支持批量或单个下载保存查询到的元件序列和其他信息；支持列表导出等功能。4.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。5.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。二、元件库注释功能组件1.通过连接知识数据库，支持Uniport，BioBrick等高质量数据库的蛋白和核酸序列比对功能。投标人须在投标文件中提供技术方案和截图（原型或技术路线或技术框架）作为证明材料，并将参数要求的功能批注出来。2.支持根据基因的来源物种、功能注释、编码蛋白家族等信息对元件进行类型标注，实现自动序列功能注释。3.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。4.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。三、元件库与实体库接口对接功能组件1.通过对接实体库查询显示平台的指定基因元件质粒库存情况。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。基础数据库基因本地子库管理功能组件1.支持基因组数据子库与其他开源数据库对接以实现进行定期更新。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。五、基础数据库蛋白组本地子库管理功能组件1.对微生物蛋白质组数据进行数据整合、数据构建，形成本地数据库，与其他开源数据进行对接以实现定期更新。投标人须在投标文件中提供技术方案和截图（原型或技术路线或技术框架）作为证明材料，并将参数要求的功能批注出来。2.支持微生物蛋白组数据库的维护，特别是模式微生物的信息，并将蛋白按照酶、结构蛋白、调控蛋白等类型进行合理的细致分类。3.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。4.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。六、基础数据库代谢组本地子库管理功能组件1.对微生物代谢数据进行数据整合、数据构建，形成本地数据库，与其他开源数据进行对接以实现定期更新。2.微生物代谢组数据库维护工具开发以支持模式微生物信息维护。3.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。4.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。七、基础数据库代谢合成反应本地子库管理功能组件1.对代谢合成反应子库的数据按化学反应类型、酶的相似性等信息对合成反应进行合理的分类。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。八、基础数据库代谢通路数据子库管理功能组件1.构建接口保证可以利用其他开源数据库以及文献进行定期更新与维护。2.按化学反应类型、酶的相似性等对合成反应进行合理的分类。3.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。4.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。九、基础数据库查询检索集成组件1.实现元件基因的查询、标注、代谢路径查询以及预测功能等生物应用软件包的开发集成。2.支持从基因组、蛋白组、代谢网络任一模块出发用户可以同时获得其他两个模块的相关信息。3.辅助用户从元件库中选取恰当的元件并进行优先级排序、呈现。4.辅助用户快速获取可能的合理的设计方案。5.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。6.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十、基础数据库用户数据权限管理功能组件1.管理员能够赋予或限制特定用户/群组对数据库的访问。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十一、装置设计对接合成测试平台接口功能组件用于对接合成测试平台：实现菌株构建、菌株优化。2.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十二、装置设计组装算法功能组件1.开发算法，实现Gibson、GoldenGate、MoClo、突变组装分析流程。2.实现类Eugene规则算法。3.实现常见组装QC算法。4.实现类EGFDNAWeaver流程算法等。5.各分析按场景输出人易读、机器易读的报告。6.代码开发要求模块化、接口化。7.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十三、基因组编辑分子设计功能组件1.完善基因组编辑中相关分子设计流程：支持不同物种选择、不同基因载体选择、实验流程和细胞系选择等格式。2.建立针对特定基因进行表达上调或抑制的sgRNA设计体系。3.面向细菌、酵母、植物和哺乳动物等各种底盘生物，提供自动化的优化设计流程软件和计算服务。4.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。5.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十四、基因组编辑注释分析功能组件1.基于基因组序列和各种注释文件、数据库、分析工具对基因组进行数据分析和可视化展示。2.支持展示基因表达预测模型。3.支持交互式地展示基因密度分布，功能类分布，GC含量变化（结合Z曲线第三个分量的变形可以展示GC含量）。4.支持基于类似VFDB等注释交互式的展示基因组中的毒力因子。5.支持基于类似ZislandExplorer和geptop等软件交互式的展示基因组岛和必需基因的分布。6.支持基于类似ZCURVE等软件注释基因，对未标注全基因序列交互式地完成基因组中功能区段和特殊区域的展示。7.支持启动子注释分析。8.多个版本的基因组可多序列比对，并注释关键差异性碱基。9.从基因组稳定性和细胞增殖与功能优化的角度对基因组碱基含量分布、避免非特异性调控位点和潜在同源重组位点、代谢负担平衡、整体资源分配的角度对人工设计、改造的基因组进行全局优化。10.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。11.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十五、基因组编辑可视化功能组件1.对“基因组编辑注释分析功能组件”内各不同分析实现合适的交互可视化展示。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十六、多组学模拟仿真流程功能组件1.模拟仿真将主要包括用户定制信息输入、与数据分析模块通信、模拟仿真核心、预测数据输出与结果输出等模块。2.用户友好性：模块应提供简洁明了的用户界面（UI）以便用户能够方便地操作。3.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十七、多组学对接数据库接口功能组件1.支持基于数据库的对接管理。支持用于与已有蛋白质组数据库以及本设施未来积累的蛋白质组数据库对接共享；支持用于与已有转录组数据库以及本设施未来积累的转录组数据库对接共享；支持用于与已有基因组、表观遗传和功能基因组学等数据库以及本设施未来积累的基因组层面数据库对接共享。支持用于与已有宏基因组、肠道微生物组数据库以及本设施未来积累的宏基因组、肠道微生物组、代谢组数据库对接。2.文档和支持：模块应提供详细的文档和技术支持，帮助用户更好地理解和使用该模块。十八、移动端功能组件1.打造移动端的知识库、基础数据库、元件库，针对手机端用户，前端页面需要重新设计，确保良好的用户体验。十九、鉴权和统一登录模块1.对元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件的登录、注册模块进行改造。保留这5个软件的登录注册页，同时也接入统一门户系统。接入统一门户系统的其他改造可能包括：1）所有软件账号将打通，需对元件库基础数据库在一期阶段设计的关联账号逻辑进行改造；2）各系统需按接口，将账号的启用/禁用权限等信息同步到门户系统；3）一些数据库、表层面的改造，比如：所有软件账号打通后，账号密码表将改造。二十、对接任务调度管理功能组件1.对接任务调度管理模块，支持查询每个软件所有的运行中、已停止、运行失败、待运行、运行成功的任务；支持查看任务详情、日志等；支持停止任务、重新开始任务。元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件，前端页面服务和批处理/计算服务可实现分开部署。二十一、菜单管理组件1.对元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件需支持管理角色用户对系统菜单进行管理，比如：新增、修改、删除菜单、菜单排序等。2.支持管理角色用户对系统某些重要功能进行维护，比如：对用户手册、系统消息、邮件消息、用户反馈等模块，控制是否展示、隐藏等。二十二、角色管理组件1.对元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件需满足：系统内置普通用户、管理员、超级管理员3种角色，并可新增自定义角色，对不同角色可设置不同的菜单与功能权限。2.自定义角色可针对单个功能操作权限、菜单权限进行自由组合。3.关于系统权限，菜单权限，建议增加脚本统一管理，这样可以快速复位，新增，更改，删除各个权限。二十三、用户管理组件1.对元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件需支持管理已注册用户，支持分配角色等常见功能，支持搜索|新增|修改|停用|启用等用户账号。二十四、计算和存储管理功能组件1.根据用户角色配置每人指定大小及时长的存储额度，提醒用户空间剩余情况或到期自动回收存储资源。多指标限时计次计量系统。二十五、日志管理组件1.对元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件需支持管理角色用户以可视化页面方式，查询用户操作日志、登录日志等常见日志类型，页面要展示用户名、IP、操作类型、操作时间、操作结果、错误信息等关键信息。2.支持在后台服务器查询所有类型log日志，日志要记录到详尽的可追溯信息，比如用户名、操作类型、操作时间等。3.存储要求：至少能查到最近半年的日志。二十六、数据统计组件1.元件库、基础数据库、多组学、装置设计、基因组编辑5个软件按指定工具，支持对重要页面、按钮、弹框等进行埋点，并上报曝光事件、点击事件等。2.以图、表等形式，页面可视化展示软件的重要数据。3.支持把曝光事件、点击事件等按要求上报到指定平台，按照不同的角度给出统计指标。二十七、其他功能1.支持中英文双语切换。2.系统重要消息在消息中心通知用户，支持页面交互。3.新用户给与操作指引。4.软件页面展示在线版操作手册，方便用户查阅。5.支持用户反馈软件问题。6.展示软件的版权归属，并支持可配置、更改，如“是否展示版权”、“版权归属内容”。7.个人中心：对用户基本信息进行管理，如用户名、密码、邮箱等。8.系统banner提示：允许管理角色配置重要的提示信息，用于在页面向用户展示，配置内容包括：提示文案、生效时间、失效时间等。二十八、系统设计通用要求1.可在常用服务器操作系统及云资源环境上部署，并支持64位操作系统。部署需支持负载均衡和集群，可以云资源共享。2.

UI/UE扁平化、简明化设计。3.系统支持容器化部署。4.系统非正常停机时间≤2小时/月。5.系统非正常停机≤2次/年。6.如遇灾难性宕机，系统恢复时间≤2小时。7.宕机事故后，数据恢复率为80%。8.系统平台需基于B/S架构，基于Java、Python等常见语言进行开发，前后端分离。9.系统架构上要求采用分布式或云原生等常见框架。10.代码编写方面，对于复杂的业务逻辑要求有简明扼要的注释。11.数据业务查询平均响应时间<3秒，业务交互平均响应时间<1秒，业务统计分析平均响应时间<3秒。12.上线后7个自然日之内，要求提供各功能模块点检清单。13.在测试阶段，对于业务主流程，要提交自动化测试脚本。14.接口一定要明确提供外部访问