案例分享:列阵型组合文库组装
利用基因元件组合文库优化疾病治疗相关的基因电路

背景介绍

客户预期设计一个由三基因三启动子形成的基因电路能通过响应特定的环境信号调控功能性蛋白质的表达。调节剂剂量的反应曲线和启动子的强度都可能会影响完整电路的性能,因此未经优化的初始版本基因电路很有可能无法发挥正常的调节功能。例如,调节基因的表达水平可能太强,即使在没有诱导的情况下,该电路也总是被激活的。或者,调节子对关键启动子抑制作用可能太强,即使在需要时蛋白表达时也使蛋白质的表达水平非常低。无论哪种情况都无法使基因电路无法发挥正常的调节功能。为了优化基因电路,客户希望使用具有不同强度的启动子来微调三个基因的表达水平。他们选择了五个从弱到强的启动子来表达基因。此外,他们想测试具有不同动力学特性的不同版本的传感器和调节器,以优化电路。

图1. 优化调控功能性蛋白质表达的基因电路。

客户为该基因通途径的三个基因都设置了两个变体,并为每个基因都设置了五个由弱到强启动子。该文库的理论组合数为1000。

图2. 阵列型组合文库的构建流程。

分别组装阵列性文库中理论上存在的1,000个质粒,分别测序验证每个质粒序列,然后将质粒转化合适的表达宿主以测试性能。

图3. 筛选得到表现较佳性能的基因电路

(A)诱导后的反应曲线。 经过优化的基因电路比初始电路表现出更强,更迅速的响应行为。 (B)启动子3的诱导剂剂量反应。 中强度启动子3表现出较佳的剂量反应行为。

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