迈向可预测的通用遗传电路设计

发布时间：2024-08-23 14:33:57 栏目：精选知识

导读 合成生物学家已将系统工程原理应用于遗传电路设计，以设计具有定制行为的生物系统，例如布尔逻辑门、信号滤波器和振荡器。虽然这些成就的范...

合成生物学家已将系统工程原理应用于遗传电路设计，以设计具有定制行为的生物系统，例如布尔逻辑门、信号滤波器和振荡器。虽然这些成就的范围仅限于少数模式生物(例如大肠杆菌) ， 但由于独特的代谢和对特定环境的适应性，非模式生物可能在实际应用中发挥更重要的作用。因此，将遗传部件和工具转移到非模式生物对于将遗传电路从实验室转变为现场至关重要。



近日，定量生物学杂志 发表了题为“走向可预测的通用基因电路设计”的评论文章，回顾了阻碍基因电路可预测移植的宿主环境、当前设计通用基因电路的策略以及通用基因电路设计的未来方向。

在模型底盘中开发的调控模式不能轻易地移植到具有其初始功能的新底盘中，因为它们必须适应宿主特异性的基因表达机制、代谢和用于编码遗传回路的 DNA 载体(图 1A)。因此，通用遗传回路需要包含几个模块：一个电源模块，它编码与宿主机制正交的异源基因表达机制;一个处理器模块，它编程输入输出关系以精确控制目标基因表达;一个控制器模块，它将合成电路与宿主环境的变化分离(图 1B)。未来，扩展调控工具箱、建立标准化工作流程以表征通用部件、集成计算机辅助设计工具和开发高通量实验流程将能够自动设计和轻松优化通用电路，以编程非模型生物来提供可现场应用的技术和现实世界的产品。