Sentetik Biyolojik Biyoloji

Genel Bakış

Sentetik biyoloji, DNA meclisi, genom düzenleme, kontrol teorisi, otomasyon ve sistemler biyolojisini birleştirerek biyolojik işlevi daha öngörülebilir hale getirmek istiyor. Araştırmacılar, mevcut organizmaları değiştirir veya sinyalleri anlamak için hücresiz sistemler inşa ederler, hesaplama yanıtları, moleküller üretir veya gelişim programları organize eder.

Teknik temeller

Mühendisli gen devreleri teşvik edicileri, operatörleri, sınırsız bölgeleri, kodlama dizilerini ve bozulma sinyalleri transkripsiyon ve çeviri şekillendirmek için birleştirir. Geri bildirim, anahtarlar, osilatörler, filtreler veya evostatik kontrol oluşturabilir, ancak kaynak rekabet çiftleri polimerazlar, ribozomlar ve metabolizma yoluyla nominal olarak ayrı modüller oluşturabilir. Host context kopya sayısını, büyüme ve mutasyonu etkiler. Genom mühendisliği birçok lociyi birleştirir veya sentetik kromozomları getirirken, hücresiz ifade, biyokimyasal makineleri replikasyondan ayırır. Quantitative modeller sıradan diferansiyel denklemlerden stochastic ve kısıtlamalar temelli formülasyonlara kadar çeşitli öngörüler gösterir, her biri kinetics ve hücresel kaynaklar hakkında farklı varsayımları ortaya çıkarır.

Nasıl çalışır

Bir tasarım-build-test- learning döngüsü işlevsel bir spesifikasyon ve ev sahibi veya biyokimyasal bir şapel ile başlar. Genetik parçalar düzenleyici devrelere monte edilir, hücrelere getirilir ve kontrollü koşullar altında ölçülmektedir. Veriler bir sonraki tasarım turundan önce mekanik veya istatistiksel modelleri güncellemek için kullanılır.

Ölçme ve Araştırma Yöntemleri

Tasarım-build-test- learning döngüsü giderek otomatik sıvı işleme, standart veri şemaları ve yüksek devre dışı kullanımları kullanır. Kütüphaneler düzenleyici dizilere veya yollara göre değişir, muhabirler çıktı ve kütle spektrometri önlemleri ürünleri ve ortaları ölçürler. Kontroller ev sahibi ve yük yanıtlarından ayrı yapı etkiler. Uzun süreli sequencing, toplantıları ve yeniden ayarlamaları, en çokatlar ve seri geçiş testi evrimsel istikrar sağlar. Model kılavuz tasarım adayları önerir, ancak performans çevresel koşullar ve üretim ölçeğinde ölçülmelidir. Biyokülasyon auxotrophy kullanabilir, anahtarları öldürebilir, yeniden kodlanmış genomlar veya sentetik metabolitlere bağımlılık, kaçış frekansı test edilen ampi.

Anahtar fikirler

• Genetik bir parçası, ev sahibi, yük ve genomik bağlamdan bağımsız sabit bir davranışa sahip değildir.
• Evrim, bir mühendis fonksiyonunun yükselmesinde fitness geliştirebilir.
• Konfor, izlenebilirlik ve başarısızlık-mode analizi, başlangıçtan tasarım sürecinde yer almaktadır.

Mevcut araştırma sınırları

Mevcut araştırmalar, elektrifler arasındaki emeğini bölen programlanabilir hücre tedavilerini, canlı malzemeleri, minimal hücreler ve mühendislere bağlı eksiltia geliştirir. Metabolik mühendislik flux, toksisite ve kofak talepleri, izolasyonda bir enzimin maksimumlaştırılmasından ziyade. Yapay zeka proteinler veya düzenleyici diziler önerebilir, ancak yenilik, işlev ve güvenlik deneysel doğrulama gerektirir. Ekolojik uygulamalar, dispersal, gen transfer ve yenidenbilite modellerini talep eder. Yönetim öncelikleri, dizi tarama, erişim kontrolleri, olay raporlaması ve kaynak topluluklarıyla paylaşılan faydalar içerir. Sağlam bir tasarım mutasyonu, yatay transfer, üretim varyasyonunu ve sistem özelliklerini daha sonra değil olarak kötüye kullanmayı öngörür.

Neden önemli?

Uygulamalar, sürdürülebilir kimyasallar, mühendislere tedavi edilen tedaviler, tanılar, kültürleştirilmiş malzemeler ve iklimle ilgili biyomanufacturing içerir. Disiplin ayrıca hücresel organizasyon ve kontrol edilebilirlik hakkında temel fikirler test eder.

Limitler ve açık sorular

Biyolojik sistemler ölçekler arasında gürültülü, uyarlanabilir ve çiftleşmiştir, bu nedenle devre davranışı genellikle laboratuvar koşullarında değişir. Biyogüvenlik, ekolojik etkiler, entelektüel mülkiyet ve eşit erişim teknik performansla birlikte yönetim gerektirir.