两个基于细胞资源的模型将生长与部件特性联系起来，助力合成基因回路的研究与优化
分子网络
2023-02-21 v1 数值分析
数值分析
定量方法
摘要
合成基因回路开发中的一个主要挑战是回路异源基因表达与宿主生长速率之间的相互依赖性。增加异源基因表达会增加宿主负担，导致宿主生长减缓，从而降低整体异源蛋白丰度。因此，设计可预测的基因回路十分困难。在此，我们开发了两个生物物理模型：一个用于启动子，另一个用于核糖体结合位点（RBS），以关联异源基因表达与生长减缓。我们模拟了大肠杆菌中的细胞资源分配，以描述由基因回路引起的负担，即生长减缓。为了便于其在基因回路设计中的应用，模型的输入是生物部件的通用特性[例如，相对启动子强度（RPU）和相对核糖体结合位点强度（RRU）]。这些模型表明，大肠杆菌的生长速率随基因回路的RPU/RRU增加而线性降低；因此，提供了两个便捷的模型，以部件特性为输入，用于在构建前通过计算机模拟估算生长速率降低，以精细调整基因回路设计。我们的启动子模型与使用各种基因回路（包括单表达盒和双表达盒）的实验结果吻合良好，在相对启动子单位高达3.7且生长速率降低60%的情况下，平均R²约为0.9。
引用
@article{arxiv.2302.09563,
title = {Two Cellular Resource Based Models Linking Growth and Parts Characteristics Aids the Study and Optimization of Synthetic Gene Circuits},
author = {Huijuan Wang and Maurice HT Ling and Tze Kwang Chua and Chueh Loo Poh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.09563},
year = {2023}
}