人工级联遗传线路课件

1、 生物线路的基础研究生物线路的基础研究模拟逻辑功能的生物线路其他方面的生物线路基础研究逻辑门功能生物线路基因调控开关人工级联生物线路多细胞系统脉冲发生器控制生物数量的生物线路人工多细胞团系统自激振荡环逻辑门功能遗传线路一、逻辑“与”门功能基因启动子 操纵子基因RNAp利用激活因子和诱导子实现逻辑“与”门功能诱导子逻辑门功能遗传线路lacItetRgfp启动子1 启动子2当LacI和TetR同时存在时，gfp基因才能表达逻辑门功能遗传线路lacItetRgfpcI 启动子1 启动子2复杂的逻辑“与”门功能带有“记忆”功能的“与”门生物线路逻辑门功能遗传线路二、逻辑“或”门lacItetRgfp启

2、动子1 启动子2gfp 启动子3或门逻辑图IPTGaTc基因调节开关一、翻转开关（Inverter）输入低时输出高，反之，输入高时输出低。二、双相开关（Biphasic switch）双相开关机理：低浓度夫人CI蛋白与OR1结合并促进与OR2的结合和自身的转录当CI 蛋白浓度增高时，OR1、O2和OR3三个位点都被结合cI 基因的转录反而被抑制，CI蛋白浓度逐渐降低三、核糖开关（Riboswitch）主要是通过核糖核酸（RNA）构象的改变来实现“开关”的功能，阻止和开启目的蛋白的表达。模块化的核糖开关CRRBSgfpPcr 与RBS互补序列转录后Cr RBS AUG 发夹结构 RBS AUGc

3、r另外一个启动子启动后表达以一个非编码RNA，taRNA+=taRNA crRNA cr RBS 四、双稳开关gfp启动子2启动子1 阻遏子2阻遏子1诱导子1诱导子2双稳开关的生物线路设计一、生物线路设计状态A：当启动子1基因被表达，阻遏子2被表达，其产物导致启动子2被抑制，阻遏子1不表达，系统稳定于启动子1启动状态B：当启动子2基因被表达，阻遏子1被表达，其产物导致启动子1被抑制，阻遏子2不表达，系统稳定于启动子2启动状态A状态B诱导子2诱导子1二、遗传线路实现方案设计：A：启动子：Ptrc-2； 抑制子：lacI；诱导子：IPTGB：启动子：Pls1con； 抑制子：cIts； 诱导子：温

4、度C：启动子：PltetO -1；抑制子：tetR；诱导子：aTc一类是利用A方案和B方案在PTAK载体上构建双文开关一类是利用A方案和C方案在PIKE载体上构建双文开关三、数学模型建立U，V分别表示两种阻遏子的量1和2为两种启动子在没有阻遏子时的表达速率-U和-V表示两种阻遏子的自然降解速率和为启动子的抑制参数数值越大表示抑制越强自激振荡环一、遗传线路设计tetR-litelacI-litePRPI tetO1 cI-liteTetRCIgfpPL IacO1PL IacO1自激振荡环基因线路图luxRLuxRcIgfpluxITetR细胞群体系统脉冲发生器信号发生细胞 脉冲发现细胞luxR

5、LuxRcIgfpluxITetR信号发生细胞 脉冲发现细胞IaTcAHLCIluxRLuxRcIgfpluxITetR信号发生细胞 脉冲发现细胞IaTcAHLCI其他方面的合成生物学基础研究一、控制群体数量的遗传线路lacZa-ccdBgfpluxRluxlLuxRLuxILuxRCcdBPlac/ara-1CcdB LacZPluxI细胞凋亡是指细胞接受某种信号或受到某些因素刺激后，会发生主动基因调控的消亡过程。AHL二、人工细胞群体图案系统系统有两种细胞组成：发生器细胞和接收器细胞luxlCI信号发生细胞高浓度时接受细胞的响应PLtetO-1AHL利用的是遗传生物线路对信号浓度随距离变化的响应设计线路：lacIM1CIlacIlacIM1cIlacI 低浓度时接受细胞的响应中浓度时接受细胞的响应分析只有当信号分子浓度低于某一上限高于某一下限时荧光蛋白才会表达。人工级联遗传线路为了研究级联线路的特性，生物学家构建了人工三级遗传线路:tetRTetRaTcPIacIqPltet-O1eyfp一级级联线路tetRTetRaTcPIacIqP