基于重组酶和终止子的状态调控开关设计
Design of recombinase and terminator-based genetic switches for cell state control
投稿时间:2018-06-30  
DOI:  10.13345/j.cjb.180270
中文关键词:位点特异性重组酶,终止子,调控开关,状态转换
英文关键词:site-specific recombinase, terminator, genetic switch, state transition
基金项目:中央高校教育教学改革拔尖人才培养项目资助。
作者单位
张嵩元 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
邱建辉 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
王宣 2 清华大学 生命科学学院与生命科学联合中心北京100084 
董一名 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
李昱龙 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
张益豪 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
欧阳颀 1 北京大学 定量生物学中心与生命科学联合中心北京100871 
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中文摘要:
      合成生物学研究常用基因开关来调控细胞的状态以实现相应功能。已有的基因开关往往需要持续的输入信号来维持特定的开关状态,开关功能的维持需要持续消耗能量,并且对扰动较为敏感。文中利用了位点特异性重组酶的倒位效应反转终止子,构建了一种转录层次的状态调控开关,使得脉冲信号即可触发开关状态改变,并在下一次信号来临前稳定维持当前状态。应用自下而上的工程化思想,文中先后对重组酶和终止子进行了单独表征和组合表征,探究了二者之间的相互影响,筛选出了相互兼容的组合,成功实现了细胞的单次、二次状态切换。最后,此开关成功地被用于构建生物七段译码器,显示出了其较好的应用潜力。
英文摘要:
      Various genetic switches have been developed to let engineered cells perform designed functions. However, a sustained input is often needed to maintain the on/off state, which is energy-consuming and sensitive to perturbation. Therefore, we developed a set of transcriptional switches for cell states control that were constructed by the inversion effect of site-specific recombinases on terminators. Such a switch could respond to a pulse signal and maintain the new state by itself until the next input. With a bottom-up design principle, we first characterized the terminators and recombinases. Then the mutual interference was studied to select compatible pairs, which were used to achieve one-time and two-time state transitions. Finally, we constructed a biological seven-segment display as a demonstration to prove such switch’s immense potential for application.
张嵩元,邱建辉,王宣,董一名,李昱龙,张益豪,欧阳颀.基于重组酶和终止子的状态调控开关设计[J].生物工程学报,2018,34(12):1874~1885
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