| 合成基因线路规模化设计面临的挑战 |
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| 引用本文： | 魏磊,袁野,汪小我.合成基因线路规模化设计面临的挑战[J].生物工程学报,2017,33(3):372-385. |
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| 作者姓名： | 魏磊 袁野 汪小我 |
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| 作者单位： | 1 清华大学合成与系统生物学研究中心 生物信息学教育部重点实验室 自动化系，北京 100084; 2 清华信息科学与技术国家实验室 (筹) 生物信息学研究部，北京 100084,1 清华大学合成与系统生物学研究中心 生物信息学教育部重点实验室 自动化系，北京 100084; 2 清华信息科学与技术国家实验室 (筹) 生物信息学研究部，北京 100084,1 清华大学合成与系统生物学研究中心 生物信息学教育部重点实验室 自动化系，北京 100084; 2 清华信息科学与技术国家实验室 (筹) 生物信息学研究部，北京 100084 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金 (Nos. 61322310, 31371341)，清华大学自主科研项目 (No. 20141081175) 资助。 |
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| 摘 要： | 随着合成基因线路规模的增加,传统的合成基因线路设计思路的瓶颈逐渐凸显,许多之前被忽略的因素对大规模基因线路的性能可能造成显著影响,这对合成基因线路的设计带来了新的挑战。本文重点梳理了基因表达噪声和竞争效应两方面对基因线路性能的影响,阐释了二者间的紧密联系,并基于理性设计的思路,从模拟-数字运算设计、网络拓扑设计、基因线路中的信息传递理论和动态信号等方面,归纳总结了解决这些问题的潜在方案,并展望了规模化合成基因线路理性设计的未来发展方向。
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| 关 键 词： | 合成基因线路，基因表达噪声，竞争效应，理性设计 |
| 收稿时间： | 2016/11/1 0:00:00 |
Challenges in large-scale synthetic gene circuits design |
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| Lei Wei,Ye Yuan and Xiaowo Wang.Challenges in large-scale synthetic gene circuits design[J].Chinese Journal of Biotechnology,2017,33(3):372-385. |
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| Authors: | Lei Wei Ye Yuan and Xiaowo Wang |
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| Institution: | 1 Department of Automation, Ministry of Education Key Laboratory of Bioinformatics, Center for Synthetic and Systems Biology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2 Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Beijing 100084, China,1 Department of Automation, Ministry of Education Key Laboratory of Bioinformatics, Center for Synthetic and Systems Biology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2 Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Beijing 100084, China and 1 Department of Automation, Ministry of Education Key Laboratory of Bioinformatics, Center for Synthetic and Systems Biology, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2 Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Beijing 100084, China |
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| Abstract: | As the scale of synthetic gene circuits grows with sophisticated functions, rational design appears to be a bottleneck to develop synthetic biological systems. In this review, we summarized the impact of gene expression noise and competition effect on the performance of synthetic gene circuits. We also summarized recent progresses on rational design approaches, such as digital-analog circuits, network topologies design, and information-theory-based optimization approaches. Finally, we discussed future directions for rationale design of synthetic gene circuits. |
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| Keywords: | synthetic gene circuit gene expression noise competition effect rational design |
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