การใช้ห้องสมุด Combinatorial เพื่อสร้างวงจรพันธุกรรมช่วยพัฒนาชีววิทยาสังเคราะห์

การปรับปรุงการสร้างเครือข่ายยีนสังเคราะห์ทำให้ทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยบอสตันพัฒนาเทคนิคที่จับคู่ไลบรารีของส่วนประกอบที่หลากหลายกับการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อเป็นแนวทางในการสร้างเครือข่ายยีนที่คาดการณ์ได้โดยไม่ต้องปรับแต่งไปมากระบวนการคัดเลือกและผสมยีนเพื่อสร้างเครือข่ายเทียม - ชีววิทยาสังเคราะห์ - ถือเป็นคำมั่นสัญญาสำหรับการใช้งานมากมาย แต่การพัฒนาเครือข่ายเทียมต้องใช้เวลาและมักจะน่าหงุดหงิด ทีมวิจัยได้ค้นพบวิธีเร่งกระบวนการสร้างโดยการรวบรวมไลบรารีของโปรโมเตอร์ยีน 20 เวอร์ชันและเทคนิคการสังเคราะห์แบบง่ายๆ เพื่อสร้างไลบรารีคอมโพเนนต์สำหรับไลบรารีสังเคราะห์ วิธีการที่สามารถเข้าถึงได้นี้โดยใช้ไลบรารี combinatorial จะลบ "การปรับแต่ง" ของวิศวกรรมเครือข่ายยีนด้วยการใช้หลักการทางวิศวกรรมกับระบบชีวภาพ ไบโอไดนามิก ซึ่งชุดของส่วนประกอบสามารถพัฒนาเป็นเครือข่ายที่แสดงพฤติกรรมที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่าชีววิทยาสังเคราะห์ ได้นำไปสู่โอกาสใหม่สำหรับการผลิตทางชีวภาพ การผลิตยา หรือแม้แต่เชื้อเพลิงชีวภาพที่มีศักยภาพ และในขณะที่ประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่น กระบวนการพื้นฐานของการสร้างและประกอบเครือข่ายยีนที่คาดการณ์ได้จากชิ้นส่วนชีวโมเลกุลยังคงเป็นความท้าทายสำคัญที่มักสร้างความหงุดหงิด ขั้นตอนการปรับแต่งที่ใช้เวลานานมักต้องใช้เวลาหลายเดือนในการสลับอินพุตสารเคมี ตัวควบคุม RNA และตัวส่งเสริมก่อนที่จะสร้างเครือข่ายที่ต้องการ ในบทความที่เผยแพร่ทางออนไลน์ในสัปดาห์นี้ในNature Biotechnologyทีมวิจัยที่นำโดย James J. Collins ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ของ BU ได้มุ่งเน้นไปที่วิธีการเร่งกระบวนการก่อสร้างโดยการรวบรวมไลบรารีของ 20 รุ่นของยีนส่งเสริมสองรุ่นและ a เทคนิคการสังเคราะห์อย่างง่ายเพื่อสร้างไลบรารีส่วนประกอบสำหรับชีววิทยาสังเคราะห์ แต่ละเวอร์ชันครอบคลุมการแสดงออกของยีนที่หลากหลาย ด้วยระดับกิจกรรมที่คำนวณจากไลบรารีส่วนประกอบ นักวิทยาศาสตร์จึงหันมาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์และออกแบบและสร้างวงจรยีนพื้นฐานเพื่อทำนายว่าการแสดงออกของโปรตีนเรืองแสงแปรผันตามระดับของสารเคมีที่ยับยั้งโปรโมเตอร์อย่างไร