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运用BioBrick组装策略共表达CYP108N7及其氧化还原伴侣
1
作者 丁照云 郭超 +1 位作者 刘艳 吴中柳 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期466-471,共6页
细胞色素P450单加氧酶(简称P450,CYP)是功能强大的单加氧酶超家族,可以催化多种化学法难以实现的氧化反应.实验室前期挖掘的P450新酶CYP108N7,能够利用菠菜铁氧化还原蛋白(Fdx)和铁氧化还原蛋白还原酶(FdR)作为非天然氧化还原伴侣进行... 细胞色素P450单加氧酶(简称P450,CYP)是功能强大的单加氧酶超家族,可以催化多种化学法难以实现的氧化反应.实验室前期挖掘的P450新酶CYP108N7,能够利用菠菜铁氧化还原蛋白(Fdx)和铁氧化还原蛋白还原酶(FdR)作为非天然氧化还原伴侣进行电子传递,并在双质粒系统中实现共表达.本研究拟简化表达体系,重新构建单个质粒的全细胞表达系统.利用BioBrick组装策略,将CYP108N7、Fdx和FdR基因模块化并排列重组,成功构建了编码上述3条基因的、6种排列结构的表达质粒,将其在大肠杆菌中异源表达后获得全细胞催化剂.这6种全细胞的粗酶液的CO差谱都显示出P450酶的典型吸收特征;全细胞在催化苯甲硫醚不对称氧化反应时,都能以优异的立体选择性得到S-苯甲亚砜(>99%ee).其中,催化效率最高全细胞来自以Fdx-FdR-CYP108N7方式排列的质粒N7S6.本研究应用BioBrick组装策略极大地简化了多组分CYP108N7酶的共表达质粒的构建和优化工作,可为后续该酶的分子进化奠定基础.(图6表1参31) 展开更多
关键词 biobrick 细胞色素P450 硫醚氧化 不对称催化 共表达
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基于XcmⅠ的T载体及其在合成生物学中的应用
2
作者 段仰凯 梁飞燕 +1 位作者 谈晓明 吕雪峰 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期956-965,共10页
为了节约成本和提高实验效率,以商用p MD18-T载体为基础,构建获得了p FL-XS-T载体,其具有符合Biobrick标准的串联XbaⅠ-XcmⅠ-XcmⅠ-SpeⅠ克隆序列,通过对XcmⅠ的酶切处理即可以通过TA克隆方便地克隆PCR片段。克隆验证实验结果表明,经Xc... 为了节约成本和提高实验效率,以商用p MD18-T载体为基础,构建获得了p FL-XS-T载体,其具有符合Biobrick标准的串联XbaⅠ-XcmⅠ-XcmⅠ-SpeⅠ克隆序列,通过对XcmⅠ的酶切处理即可以通过TA克隆方便地克隆PCR片段。克隆验证实验结果表明,经XcmⅠ处理的该载体可以与PCR片段进行TA连接,连接效率及阳性率均可以满足实验室要求并且可以得到Biobrick标准质粒。此外,该载体不仅可以与其余Biobrick标准元件进行串联,还可以作为功能DNA元件的筛选载体。 展开更多
关键词 biobrick标准 TA克隆 合成生物学
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三元统计语言模型对基因表达载体设计的优化
3
作者 方刚 张社民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第15期60-64,140,共6页
不断地将一些合成生物学标准"零件"以一定的标准装配,就可以得到由数十个功能片段组成的复杂表达载体。但是每一类的合成生物学标准"零件"数量众多,随着这些标准"零件"的不断开发,其数量也在进一步增加... 不断地将一些合成生物学标准"零件"以一定的标准装配,就可以得到由数十个功能片段组成的复杂表达载体。但是每一类的合成生物学标准"零件"数量众多,随着这些标准"零件"的不断开发,其数量也在进一步增加。在进行表达载体构建的最后阶段,从众多的"零件"中选择合适的以组装成功能性表达载体费时费力,并且容易发生错误。为解决这一问题,采用了自然语言处理的统计语言模型,并以该模型为基础应用动态规划算法优化表达载体设计,从众多的选项中找出最优者。利用这一方法可以减少进行生物学实验的冗余操作,从而减少表达载体构建过程中的花费。 展开更多
关键词 合成生物学 统计语言模型 动态规划算法 合成生物学标准“零件”
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基于统计语言模型及动态规划算法的蛋白质表达载体的优化设计
4
作者 方刚 《轻工学报》 CAS 2016年第4期88-94,共7页
针对合成生物学基因片段组装中选择最优"零件"组装功能性蛋白质表达载体费时且易出错的问题,提出一种基于引入统计语言模型(SLM)与动态规划算法的蛋白质表达载体设计方法.该方法通过统计合成生物学标准"零件"(Bio B... 针对合成生物学基因片段组装中选择最优"零件"组装功能性蛋白质表达载体费时且易出错的问题,提出一种基于引入统计语言模型(SLM)与动态规划算法的蛋白质表达载体设计方法.该方法通过统计合成生物学标准"零件"(Bio Brick)的参数,将基础"零件"组装过程转化为SLM,用动态规划算法找到最优路径,以实现蛋白质表达载体的设计.实验结果证明该方法准确率高,可以减少真实装配过程的冗余操作,节省时间和费用,可用来优化其他合成生物学软件设计结果,也可独立使用来模拟装配合成生物学基因片段产生蛋白质表达载体,还可被迭代从而给出不同的优化结果供选择. 展开更多
关键词 统计语言模型 动态规划算法 蛋白质表达载体 合成生物学标准“零件”
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动态规划算法对GenoCAD设计结果的优化（英文）
5
作者 方刚 《生物信息学》 2016年第3期173-180,共8页
Geno CAD(www.genocad.com)是一种基于Web的免费合成生物学设计软件,用它可以进行表达载体及人工基因网络设计。持续点击代表各种合成生物学标准"零件"的图标,以一种语法进行设计,最后就可以得到由数十个功能片段组成的复杂... Geno CAD(www.genocad.com)是一种基于Web的免费合成生物学设计软件,用它可以进行表达载体及人工基因网络设计。持续点击代表各种合成生物学标准"零件"的图标,以一种语法进行设计,最后就可以得到由数十个功能片段组成的复杂质粒载体。但是在GenoCAD中,每一类的合成生物学标准"零件"数量众多。随着这些标准"零件"的不断开发,其数量也在进一步增加,目前选择合适的"零件"组装成功能性的质粒载体费时费力并且容易发生错误。在进行载体设计的最后阶段,从众多的"零件"中选择合适的往往比较困难。为解决这一问题,本文采用了自然语言处理的统计语言模型,它最初用于自然语言识别,用来估算一组词串成为一个正确语句的概率的大小。本文最后以该模型为基础应用动态规划算法优化质粒载体设计,从众多的选项中找出最优者。利用这一方法可以减少进行生物学实验的冗余操作,从而减少载体构建过程中的花费。 展开更多
关键词 合成生物学 统计语言模型 动态规划算法 生物学“零件” GenoCAD
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可满足性问题生物砖翻转细胞计算模型 被引量：1
6
作者 陈梅 陈向群 +1 位作者 张路 许进 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期2537-2544,共8页
细胞内丰富的信息处理机制和细胞计算的巨并行性一直吸引着科学家构建细胞计算机.科学家利用细胞内的信息处理机制开发了不少模仿简单电子器件功能的细胞计算部件,如细胞布尔逻辑门、细胞记忆单元等,但这些部件没有充分利用细胞计算的... 细胞内丰富的信息处理机制和细胞计算的巨并行性一直吸引着科学家构建细胞计算机.科学家利用细胞内的信息处理机制开发了不少模仿简单电子器件功能的细胞计算部件,如细胞布尔逻辑门、细胞记忆单元等,但这些部件没有充分利用细胞计算的巨并行性特点.DNA重组酶Hin能催化DNA片段的翻转反应,通过切换DNA片段的方向来调控基因的表达.该文利用DNA重组酶Hin的这一性质,以合成生物学中广泛使用的生物砖为材料,以大肠杆菌Escherichia coli为宿主细胞,以DNA重组酶Hin为计算工具,构建了一个解决可满足性问题的细胞计算模型.该模型中,每个细胞可独立地生成并判定可满足性问题的一个解,数以亿计的细胞可检查数以亿计的可能解.该模型充分利用细胞计算的巨并行性,显示了细胞计算的巨大潜力. 展开更多
关键词 生物砖 DNA重组酶Hin 基因调控 可满足性问题 细胞计算
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合成生物学基因设计软件:iGEM设计综述 被引量：4
7
作者 伍克煜 刘峰江 +2 位作者 许浩 张浩天 王贝贝 《生物信息学》 2020年第1期8-15,共8页
随着基因回路规模的扩大,和应用范围的拓展,传统的合成基因回路的设计思路面临着新的挑战。新合成基因回路构建的试验周期长,试错成本大,单纯依靠经验进行设计构建,难以迅速得到满意的结果。iGEM中软件设计比赛旨在帮助合成生物学家,更... 随着基因回路规模的扩大,和应用范围的拓展,传统的合成基因回路的设计思路面临着新的挑战。新合成基因回路构建的试验周期长,试错成本大,单纯依靠经验进行设计构建,难以迅速得到满意的结果。iGEM中软件设计比赛旨在帮助合成生物学家,更高效地完成基因回路的设计与预测。为了更好地研究iGEM软件的设计与研究方向,寻找新的设计思路和理念,综述了最近几年iGEM软件队的项目,仔细总结了每一个项目的背景、目的,设计和应用。通过对比和总结,发现这几年的iGEM软件项目从功能上可以分为以下四类:①辅助设计;②资料共享;③合作交流;④数据分析。该综述可以为今后iGEM软件设计提供思考方向,也为合成生物学的发展提供新的思路。 展开更多
关键词 合成生物学 iGEM 软件设计 基因回路 生物砖
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基于DNA计算和标准生物砖的最短路径计算研究
8
作者 张润泽 徐浩 徐向荣 《工业控制计算机》 2015年第11期82-84,共3页
传统计算机的性能渐渐难以满足目前的需求。随着生物技术发展,越来越多的学者尝试使用DNA和细胞计算机等具有高度并行计算潜质的生物类计算机来解决热门的计算应用问题。首先采用DNA计算的方式穷举出所有可能的路径结果,再通过在代表可... 传统计算机的性能渐渐难以满足目前的需求。随着生物技术发展,越来越多的学者尝试使用DNA和细胞计算机等具有高度并行计算潜质的生物类计算机来解决热门的计算应用问题。首先采用DNA计算的方式穷举出所有可能的路径结果,再通过在代表可能结果的DNA序列中插入标准生物逻辑模块,顺序按逻辑关系检测荧光信号有无表达的方法,确定最佳的路径规划方案。 展开更多
关键词 路径规划 合成生物学 生物砖 生物计算
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类食品乳杆菌LBM 12001基于CRISPR/Cas9技术多基因编辑平台的构建
9
作者 黄宗潇 侯倩 +2 位作者 徐岩 黄卫宁 穆晓清 《食品与发酵工业》 2026年第3期11-19,共9页
作为传统发酵食品的核心功能菌株,类食品乳杆菌(Lactobacillus paralimentarius)的代谢调控网络解析常受限于低效的遗传操作体系。该研究旨在开发一种高效、无痕的CRISPR/Cas9基因编辑平台,以解决类食品乳杆菌多基因编辑的技术瓶颈。通... 作为传统发酵食品的核心功能菌株,类食品乳杆菌(Lactobacillus paralimentarius)的代谢调控网络解析常受限于低效的遗传操作体系。该研究旨在开发一种高效、无痕的CRISPR/Cas9基因编辑平台,以解决类食品乳杆菌多基因编辑的技术瓶颈。通过优化质粒大小以及引入λ-Red重组酶辅助同源重组,构建了双质粒系统(pCRI01/pCRI02)。实验结果表明,该系统显著提升了转化效率[单基因敲除转化子达(63±11)个,阳性突变率75%],并实现了三基因同步敲除[转化子(57±8)个,突变率(46±7)%]。创新性整合BioBricks模块化组装、温度敏感型复制子及自靶向诱导型sgRNA技术,使多基因编辑周期缩短40%以上。该体系突破了传统方法的效率限制,成功实现多基因无痕编辑,为构建类食品乳杆菌高效细胞工厂提供了关键性技术支撑。 展开更多
关键词 类食品乳杆菌 CRISPR/Cas9 多基因编辑 λ-Red重组酶 biobricks组装
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国际基因工程机器大赛中的生物资源宝库
10
作者 朱灵逸 孙明 《生物资源》 CAS 2022年第4期355-361,共7页
国际基因工程机器大赛(international Genetically Engineered Machine competition,iGEM)是面向世界范围的大学生科技赛事,该比赛旨在推广合成生物学,各个参赛队伍通过使用原始元件和自己设计的新元件来构建新的生物系统,并在活细胞中... 国际基因工程机器大赛(international Genetically Engineered Machine competition,iGEM)是面向世界范围的大学生科技赛事,该比赛旨在推广合成生物学,各个参赛队伍通过使用原始元件和自己设计的新元件来构建新的生物系统,并在活细胞中表达,令其行使某种既定功能。每年的参赛队伍会设计许多新的生物元件(biological part),其长期积累为生物系统的构建提供了便利与创新,其本质上也是生物资源不断丰富的体现。本文从生物资源的角度,重点阐述iGEM比赛生物元件库的发展、分类与特点,让更多人了解生物元件的特征,并在基因工程操作中参考使用,推动元件库的扩充与发展。 展开更多
关键词 国际基因工程机器大赛 生物元件 生物积块 生物资源 竞赛资源
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