合成生物学与基因回路PPT课件.ppt

10.同或门（XNOR）生物学过程：基因P（P’）可以沿着DNA向着左右两端进行转录表达。但是沿着P（左端）进行转录，启动子的活性比较弱，需要ＡＢ两个转录因子同时作用才可进行；沿着P’方向，转录因子则变成了阻碍RNAp与启动子结合的阻遏因子，因此沿着P’方向，当Ａ或Ｂ两者之一存在时，转录过程就会受到抑制。ａ）当两者都不存在时，Ｐ受抑制，而P’没受到阻碍，可以沿着P’方向进行转录，所以输出为１。ｂ）当只有Ａ或Ｂ其中一个转录因子存在时，由于不满足Ｐ方向条件（需要两者同时存在），而此时这个转录因子阻碍了P’方向的ＲＮＡｐ与启动子结合，使P’方向的转录也不能进行。所以输出为０。ｃ）当Ａ与Ｂ同时存在时，虽然转录因子阻碍了P’方向的ＲＮＡｐ与启动子结合，使P’方向的转录不能进行，但是此时满足了沿着Ｐ方向进行转录的条件，所以输出为１。第五十八页，编辑于星期五：十五点三十九分。10.同或门（XNOR）电学过程：只有当Ａ、Ｂ两个输入信号同时高或者同时低时，输出才为高；否则输出为低。可以看做是与XOR与NOT组成的XOR的相反过程。第五十九页，编辑于星期五：十五点三十九分。10.同或门（XNOR）已发现或证实的例子（参考文献）：１）Hermsen,R.,Tans,S.andtenWolde,P.R.(2006)Transcriptionalregulationbycompetingtranscriptionfactormodules.PLoSComput.Biol.2,e164２）Buchler,N.E.,Gerland,U.andHwa,T.(2003)Onschemesofcombinatorialtranscriptionlogic.Proc.Natl.Acad.Sci.USA100,5136–5141.第六十页，编辑于星期五：十五点三十九分。11.触发器生物学过程：触发器是一个能保持双稳态的合成基因网络。触发器包含两个蛋白R1、R2，分别抑制启动子P1、P2。两个诱导剂I1、I2，分别能使抑制蛋白R1、R2无效化，导致P1、P2表达。相当于下面的回路包含两个互联的ORN门。第六十一页，编辑于星期五：十五点三十九分。12.环形振荡器环形振荡器包含三个蛋白质和三个它们对应的启动子，设定蛋白质Px抑制蛋白质Py的表达，而蛋白质Py抑制蛋白质Pz的表达，蛋白质Pz抑制蛋白质Px的表达。基因网络配置对应一个环形振荡器逻辑电路。第六十二页，编辑于星期五：十五点三十九分。12.环形振荡器在PLtetO-1启动子的下游标放一个绿色荧光标记的蛋白以便显示在任何特定细胞中cI的近似浓度。右图显示了在一个特定的细胞中荧光强度随时间的变化，表现为振荡，图中的小条描绘细胞的分裂活动。其他细胞的振荡行为差别很大。第六十三页，编辑于星期五：十五点三十九分。三.基因回路的设计成果实例

第六十四页，编辑于星期五：十五点三十九分。发表合成生物学较多的刊物及新创刊的刊物PNASNatureScienceMSB第六十五页，编辑于星期五：十五点三十九分。Nature,2010由基因编码“与非门”构成其他更复杂的逻辑门；基因编码门间的化学连接。第六十六页，编辑于星期五：十五点三十九分。基因编码的“或非”门在大肠杆菌（E.Coli)中，2个串联的启动子作为输入驱动阻遏子的转录。1个菌株形成1个或非门。群体感应分子（quorummolecules）AHL（Acylhomo-serinelactone）可以形成门间的连线。由多个或非门间的相互连接组成各种复杂的逻辑门。第六十七页，编辑于星期五：十五点三十九分。基因编码的“或非”门PBAD、PTet分别由arabinose(Ara)和anhydrotetracycline(aTc)激活。它门作为或非门的2个输入启动子。YFP（YellowFluorescentProtein，黄色荧光蛋白）作为输出基因。流式细胞仪（flowcytometry）测量结果或门CI阻遏基因或非门55E-15E-25E-35E-40第六十八页，编辑于星期五：十五点三十九分。其他输入信号：3OC12-HSL激活的PLas启动子也可作为输入。PBAD、PTetPBAD、PLasPTet、PLas第六十九页，编辑于星期五：十五点三十九分。第七十页，编辑于星期五：十五点三十九分。不同逻辑门的构成第七十一页，编辑于星期五：十五点三十九分。不同逻辑门的构成第七十二页，