启动子与操作子作为基本生物元件的模块化设计

项目名称： 启动子与操作子作为基本生物元件的模块化设计

项目编号： No.31470818

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 生物科学

项目作者： 娄春波

作者单位： 中国科学院微生物研究所

项目金额： 80万元

中文摘要： 模块化的生物元件是设计复杂人工遗传系统的必要基础。然而，由于生物元件之间存在诸多超出预期、尚待表征的相互作用（如上位效应，Epistasis），其模块化设计尚未有效实现。因此，消除生物元件之间的相互干涉，进而实现生物元件的模块化设计，已成为合成生物学的重点研究方向。原核生物遗传系统中，基本生物元件包括启动子、操作子和核糖体结合位点（RBS）等；申请人在前期的研究中解决了启动子与RBS之间的相互干涉。本项目将在前期工作的基础上，研究如何消除启动子与操作子之间的相互干涉，内容依次包括：（1）鉴定三类启动子的最小功能区；（2）研究操作子对三类启动子执行功能调控的设计原理；（3）整合操作子元件库与启动子元件库，生成性能多样的诱导表达器件；（4）组装多个人工遗传系统。研究重点是启动子与操作子的功能设计原理。研究目标是实现模块化地设计、可预测地组装原核生物元器件，大幅提高复杂人工遗传系统的设计可能性。

中文关键词： 模块化；启动子；操纵子；可预测地组合成诱导性启动子；双稳态

英文摘要： Modularized biological parts are essentials for the synthetic genetic systems. However, due to the unexpected and uncharacterized interactions between natural biological parts, (e.g. epistasis) the elimination of the interferences between biological parts, thus to allow the modularization of them, has become a substantial challenge of synthetic biology. In prokaryotes, important basic biological parts include promoters, operators, RBSs and so on. We have developed techniques to eliminated the interferences between promoter and RBS parts in previous studies.This application will focus on the emlination of interferences between operator and promoter parts, including: (i) to determine the minimal functional components for three types of prokaryotic promoters; (2) to investigate the design principle for the operators to regulate the minimal promoters; (3) to integrate promoter and operator parts to create inducible devices with diverse properties; (4) to predictably assemble these devices to synthesize several genetic expression systems.

英文关键词： modular;promoters;operators;predictable_inducible_promoter;bistable switch