【摘 要】
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合成生物电路是利用生物分子构建具有逻辑控制功能的生物体系,是近年来合成生物学的重要研究领域。合成生物电路是将生物分子通过工程化的方法开发为不同的功能元件,将这些模块化元件再组装成人工调控系统。生物电路的开发目的是为了使人们能够以工程化的方式对细胞生物功能进行调控。目前,合成生物电路的可编程性、灵活性以及模块化设计使其成为了一种重要的生物技术。本课题研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的工程
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合成生物电路是利用生物分子构建具有逻辑控制功能的生物体系,是近年来合成生物学的重要研究领域。合成生物电路是将生物分子通过工程化的方法开发为不同的功能元件,将这些模块化元件再组装成人工调控系统。生物电路的开发目的是为了使人们能够以工程化的方式对细胞生物功能进行调控。目前,合成生物电路的可编程性、灵活性以及模块化设计使其成为了一种重要的生物技术。本课题研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的工程化构建方法。其中,计算机辅助设计的单链DNA“toehold”开关通过链置换反应机理可以实现高特异性与目的核酸分子的识别。基于此,我们将DNA开关作为一个核心控制元件,实现了驱动简单的单向式甚至是循环式生物电路系统,并对单链DNA开关驱动的级联电路进行了构建及性能分析。此外,我们尝试了将DNA开关用于无细胞蛋白表达系统中的基因表达调控,成功的证明了长单链DNA分子(982bp)也可以在体外人工生物系统中实现完整的基因表达功能。本研究开发了以单链DNA“toehold”开关为核心控制元件的标准化、模块化生物电路构建技术,可以为今后复杂的人工生物电路的构建提供坚定的技术基础,同时应用于疾病诊断、基因网络以及人造生命等研究领域中。
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