科研动态--

国家级重点学科

一级学科博士学位授予点

“双一流”建设学科

科学研究
Research

科研动态

周哲敏教授团队在ACS Synthetic Biology杂志发表广谱型细菌人工终止子设计的研究成果

来源:8455新葡萄娱乐场网站   图文:崔文璟 审核:周云龙发布时间 :2021-08-16  点击量:

近日,我校8455新葡萄娱乐场网站周哲敏教授团队在细菌人工终止子设计新方法方面取得突破,成功构建了广谱型细菌人工终止子。研究成果“Data-Driven and in Silico-Assisted Design of Broad Host-Range Minimal Intrinsic Terminators Adapted for Bacteria”发表于《ACS Synthetic Biology》杂志(DOI:10.1021/acssynbio.1c00050;JCR一区,影响因子:5.110)

终止子在合成生物技术研究中有重要的作用,担负着终止基因转录,阻止通读的功能,保证基因转录的精准。由于人工终止子的设计体系尚不完善,在构建人工基因回路时扔多采用天然终止子。然而,天然终止子在不同表达体系中的作用效率差别较大,在不同底盘中的通用性不强,严重影响人工基因回路的作用性能。因此,亟需发展新的方法来设计终止效率高、宿主适用性广的人工终止子,提升基因回路在底盘中作用的精准度。

周哲敏教授研究团队在总结、分析天然终止子作用特征和设计瓶颈的基础上,提出了利用数据驱动结合计算机辅助的方法从头设计人工终止子的新思路。研究以重要的工业底盘枯草芽孢杆菌为宿主,测定了枯草芽孢杆菌中80个天然终止子的终止效率,结合RNA序列的热力学数据,获得了终止子序列-功能相关性分析(SAR)数据集。通过数据解析,确定了终止子茎环和上下游配对序列(A-U tract)影响终止效率的热力学参数。基于此,结合在线RNA设计软件,将终止子结构中的茎环及A-U tract序列分别进行了模块化从头设计,获得9条候选人工序列。其中5条序列在枯草芽孢杆菌中体现出较强的终止性能,终止效率高于70%,并且在不同的革兰氏阳性菌和阴性菌中(如谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌)均适用。更重要的是,人工终止子具有较强的灵活性,通过调节A-U配对序列的长度能够梯度式地调控终止效率。

本研究基于 “设计-构建-测试-学习”(DBTL)的思想,通过建立并分析SAR数据集,抽提出与终止子功能相关的重要参数,借助生物信息学软件进行从头设计。利用该方法获得的终止子有别于天然终止子序列,作用过程能最大程度避免不同底盘遗传系统的影响,体现出更好的正交性。该研究思路也能为其他生物元件的设计提供参考和借鉴。

周哲敏教授和崔文璟副教授为该论文的通讯作者,崔文璟副教授和江南大学18级硕士生林巧为该论文的共同第一作者。上述研究工作得到了国际科技合作创新重点项目(2017YFE0129600)、国家自然科学基金(21878125)、江苏省自然科学基金(BK20181206)等项目的资助。

分享转发

分享到QQ空间

分享到QQ

分享到微博

分享到朋友圈

分享到微信

科研动态--
手机版
Baidu
sogou