text: 可組合性是基因網路設計的一個重要原則。在細胞內，人們可以整合不同調控水平的線路來構建更復雜基因網路。任意連線基礎元件、網路模體、模組化的轉錄調控基因線路、蛋白級聯網路等形成大型的合成生物系統，並且實現可預測行為的能力，是系統生物學家和合成生物學們追求的目標。如今實現人工合成網路真正可設計性的侷限性與細胞的生理條件息息相關。人們預測單個元件時，模型的可靠性是值得信賴的。但是，當我們將元件組裝為系統時，便會出現很多問題。首先，制約預測可靠性的因素應為菌體生長的隨機性。在實驗中，同一實驗組的多個重複間可能存在差別，且同一實驗組兩次測量的資料進行擬合，得到的引數也會有所差別。在細胞內，各種層次的生理條件干涉會嚴重阻礙異源基因線路在宿主中的表達。如何發展可組合性.高度的模組化.2018年，Christopher Voigt實驗室基於可組合的轉錄因子設計時序邏輯線路。透過可組合的調控邏輯-NOR gate 或非門實現細胞檢查點的控制。2013年，張峰課題組在哺乳動物細胞中基於雙組分系統建立了光控開關係統-LITE system。TALE的 DNA結合域與光敏感蛋白CRY2和VP64轉錄啟用域融合在一起。當 CRY2 遇到藍光照射，蛋白複合體會改變結構與CIB1 結合，啟用下游的基因的轉錄。CRY2與CIB1的相互作用發生在亞秒的時間尺度上。這裡的蛋白質結構域是模組化的， CIB1也可以與啟用因子或者抑制因子相結合。合成生物學家希望生物系統也能像電子系統能被拆解為功能上相互獨立的模組化基因元件。可是生物系統的偶聯性很強。如果每個元件之間能夠絕對的獨立，也可被稱為絕緣化或者去耦合化。2017年Zong, Y透過絕緣化處理消除了起始基因轉錄的核心元件—啟動子和轉錄調控因子結合的操作子之間的功能干涉。絕緣化可以提高了元件的模組化屬性和實現組裝過程可預測性。原核細胞中，轉錄與翻譯層次的絕緣化可以透過ribozymes-核糖酶實現，2012年，Lou 挖掘出正交的ribozymes ，能夠切割mRNA5'端非翻譯區，消除啟動子對RBS的二級結構的干涉效應。2016年，Christopher Voigt實驗室開發的自動化的計算機輔助工具—Cello，組裝的元件中也使用了核糖酶調控序列。實驗上合成設計的基因線路轉入大腸桿菌中發揮功能，92%的輸出狀態定性來說與預測一致。在可預測設計的研究方法上，絕緣化是一個至關重要的點，而且仍具有很大的發展空間。合成生物學已經涉及跨越多個宿主，每一種模式動物都有專有的元件庫。由於有些物種的遺傳背景不一樣，細胞間的轉錄和翻譯系統可能存在差異。正交化元件的通用性顯得尤為重要。生物元件的引數在不同宿主中保持一定的相關性才能實現模組化基因線路的在不同宿主中的通用。
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metadata: 可組合性
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