人工級(jí)聯(lián)遺傳線路課件

1、 生物線路的基礎(chǔ)研究生物線路的基礎(chǔ)研究模擬邏輯功能的生物線路其他方面的生物線路基礎(chǔ)研究邏輯門功能生物線路基因調(diào)控開關(guān)人工級(jí)聯(lián)生物線路多細(xì)胞系統(tǒng)脈沖發(fā)生器控制生物數(shù)量的生物線路人工多細(xì)胞團(tuán)系統(tǒng)自激振蕩環(huán)邏輯門功能遺傳線路一、邏輯“與”門功能基因啟動(dòng)子 操縱子基因RNAp利用激活因子和誘導(dǎo)子實(shí)現(xiàn)邏輯“與”門功能誘導(dǎo)子邏輯門功能遺傳線路lacItetRgfp啟動(dòng)子1 啟動(dòng)子2當(dāng)LacI和TetR同時(shí)存在時(shí)，gfp基因才能表達(dá)邏輯門功能遺傳線路lacItetRgfpcI 啟動(dòng)子1 啟動(dòng)子2復(fù)雜的邏輯“與”門功能帶有“記憶”功能的“與”門生物線路邏輯門功能遺傳線路二、邏輯“或”門lacItetRgfp啟

2、動(dòng)子1 啟動(dòng)子2gfp 啟動(dòng)子3或門邏輯圖IPTGaTc基因調(diào)節(jié)開關(guān)一、翻轉(zhuǎn)開關(guān)（Inverter）輸入低時(shí)輸出高，反之，輸入高時(shí)輸出低。二、雙相開關(guān)（Biphasic switch）雙相開關(guān)機(jī)理：低濃度夫人CI蛋白與OR1結(jié)合并促進(jìn)與OR2的結(jié)合和自身的轉(zhuǎn)錄當(dāng)CI 蛋白濃度增高時(shí)，OR1、O2和OR3三個(gè)位點(diǎn)都被結(jié)合cI 基因的轉(zhuǎn)錄反而被抑制，CI蛋白濃度逐漸降低三、核糖開關(guān)（Riboswitch）主要是通過核糖核酸（RNA）構(gòu)象的改變來實(shí)現(xiàn)“開關(guān)”的功能，阻止和開啟目的蛋白的表達(dá)。模塊化的核糖開關(guān)CRRBSgfpPcr 與RBS互補(bǔ)序列轉(zhuǎn)錄后Cr RBS AUG 發(fā)夾結(jié)構(gòu) RBS AUGc

3、r另外一個(gè)啟動(dòng)子啟動(dòng)后表達(dá)以一個(gè)非編碼RNA，taRNA+=taRNA crRNA cr RBS 四、雙穩(wěn)開關(guān)gfp啟動(dòng)子2啟動(dòng)子1 阻遏子2阻遏子1誘導(dǎo)子1誘導(dǎo)子2雙穩(wěn)開關(guān)的生物線路設(shè)計(jì)一、生物線路設(shè)計(jì)狀態(tài)A：當(dāng)啟動(dòng)子1基因被表達(dá)，阻遏子2被表達(dá)，其產(chǎn)物導(dǎo)致啟動(dòng)子2被抑制，阻遏子1不表達(dá)，系統(tǒng)穩(wěn)定于啟動(dòng)子1啟動(dòng)狀態(tài)B：當(dāng)啟動(dòng)子2基因被表達(dá)，阻遏子1被表達(dá)，其產(chǎn)物導(dǎo)致啟動(dòng)子1被抑制，阻遏子2不表達(dá)，系統(tǒng)穩(wěn)定于啟動(dòng)子2啟動(dòng)狀態(tài)A狀態(tài)B誘導(dǎo)子2誘導(dǎo)子1二、遺傳線路實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)：A：啟動(dòng)子：Ptrc-2； 抑制子：lacI；誘導(dǎo)子：IPTGB：啟動(dòng)子：Pls1con； 抑制子：cIts； 誘導(dǎo)子：溫

4、度C：啟動(dòng)子：PltetO -1；抑制子：tetR；誘導(dǎo)子：aTc一類是利用A方案和B方案在PTAK載體上構(gòu)建雙文開關(guān)一類是利用A方案和C方案在PIKE載體上構(gòu)建雙文開關(guān)三、數(shù)學(xué)模型建立U，V分別表示兩種阻遏子的量1和2為兩種啟動(dòng)子在沒有阻遏子時(shí)的表達(dá)速率-U和-V表示兩種阻遏子的自然降解速率和為啟動(dòng)子的抑制參數(shù)數(shù)值越大表示抑制越強(qiáng)自激振蕩環(huán)一、遺傳線路設(shè)計(jì)tetR-litelacI-litePRPI tetO1 cI-liteTetRCIgfpPL IacO1PL IacO1自激振蕩環(huán)基因線路圖luxRLuxRcIgfpluxITetR細(xì)胞群體系統(tǒng)脈沖發(fā)生器信號(hào)發(fā)生細(xì)胞 脈沖發(fā)現(xiàn)細(xì)胞luxR

5、LuxRcIgfpluxITetR信號(hào)發(fā)生細(xì)胞 脈沖發(fā)現(xiàn)細(xì)胞IaTcAHLCIluxRLuxRcIgfpluxITetR信號(hào)發(fā)生細(xì)胞 脈沖發(fā)現(xiàn)細(xì)胞IaTcAHLCI其他方面的合成生物學(xué)基礎(chǔ)研究一、控制群體數(shù)量的遺傳線路lacZa-ccdBgfpluxRluxlLuxRLuxILuxRCcdBPlac/ara-1CcdB LacZPluxI細(xì)胞凋亡是指細(xì)胞接受某種信號(hào)或受到某些因素刺激后，會(huì)發(fā)生主動(dòng)基因調(diào)控的消亡過程。AHL二、人工細(xì)胞群體圖案系統(tǒng)系統(tǒng)有兩種細(xì)胞組成：發(fā)生器細(xì)胞和接收器細(xì)胞luxlCI信號(hào)發(fā)生細(xì)胞高濃度時(shí)接受細(xì)胞的響應(yīng)PLtetO-1AHL利用的是遺傳生物線路對信號(hào)濃度隨距離變化的響應(yīng)設(shè)計(jì)線路：lacIM1CIlacIlacIM1cIlacI 低濃度時(shí)接受細(xì)胞的響應(yīng)中濃度時(shí)接受細(xì)胞的響應(yīng)分析只有當(dāng)信號(hào)分子濃度低于某一上限高于某一下限時(shí)熒光蛋白才會(huì)表達(dá)。人工級(jí)聯(lián)遺傳線路為了研究級(jí)聯(lián)線路的特性，生物學(xué)家構(gòu)建了人工三級(jí)遺傳線路:tetRTetRaTcPIacIqPltet-O1eyfp一級(jí)級(jí)聯(lián)線路tetRTetRaTcPIacIqP