2012cb721100-g新功能人造生物器件的構(gòu)建與集成

1、項(xiàng)目名稱：新功能人造生物器件的構(gòu)建與集成新功能人造生物器件的構(gòu)建與集成首席科學(xué)家：趙國屏趙國屏中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院起止年限：2012.12016.82012.12016.8依托部門：中國科學(xué)院中國科學(xué)院才能用于合成生物學(xué)研究。同時(shí)，高通量、低成本、高保真的DNA合成技術(shù)尚未建立，還不能大規(guī)模地人工合成新功能元件。發(fā)掘自然代謝的多樣性，分析基因與蛋白等生物元件的結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)控以及分子進(jìn)化特征，在現(xiàn)有生物

2、學(xué)和基因組知識的指導(dǎo)下人工設(shè)計(jì)合成各種新功能元件，對各類元件進(jìn)行工程性的定量的功能表征，建立代謝功能和調(diào)控功能明確的元件庫和模塊庫，建立標(biāo)準(zhǔn)化的元件組裝技術(shù)。為我國合成生物學(xué)發(fā)展提供實(shí)用的生物元件庫，建立基于標(biāo)準(zhǔn)生物元件的合成代謝途徑的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)人造生物功能的組裝合成。3）生物功能器件的適配機(jī)制生物功能器件的適配機(jī)制合成生物學(xué)的目標(biāo)是組裝一系列具有特定代謝功能的分子模塊，并賦予其合成生物學(xué)的目標(biāo)是組裝一系列具有特定代謝功能的分子模塊

3、，并賦予其整體功能。整體功能。然而，人們對活細(xì)胞工作原理的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到對電子機(jī)械設(shè)備工作原理所了解的程度，直接對自然界的器件進(jìn)行組裝常常不能按預(yù)期模式互相耦合，導(dǎo)致人工生物合成路線發(fā)生故障。同時(shí)，導(dǎo)入的生物合成功能模塊往往會對底盤細(xì)胞造成很大的影響，甚至?xí)种萍?xì)胞的生長，也使得生物合成途徑不能有效地工作。元件與元件之間、元件與模塊之間、功能模塊之間、以及功能模塊和底盤細(xì)胞之間的適配程度，決定了生物合成途徑的整體效率。建立高通量的檢

4、測與調(diào)試平臺，對器件之間的組合在底盤細(xì)胞上進(jìn)行高通量的測試，在此基礎(chǔ)上認(rèn)識并且優(yōu)化器件之間的適配性。從基因、蛋白、網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞的層面上理解各種模塊組合對底盤細(xì)胞的影響，可以指導(dǎo)人工生物系統(tǒng)的組裝優(yōu)化。在基因組規(guī)模上分析人工細(xì)胞生物合成能力對遺傳和環(huán)境擾動(dòng)的響應(yīng)，將有利于揭示人工細(xì)胞功能進(jìn)化的遺傳機(jī)理，深入理解化學(xué)品生物合成的調(diào)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)在底盤細(xì)胞上模塊之間的優(yōu)化磨合對接，極大地提升合成人工細(xì)胞的能動(dòng)性和精確度。2、主要研究內(nèi)容、主要研究

5、內(nèi)容針對生物功能器件設(shè)計(jì)原理的科學(xué)問題（針對生物功能器件設(shè)計(jì)原理的科學(xué)問題（1），本項(xiàng)目研究將集中于通過通過整合各種組學(xué)數(shù)據(jù)，建立大腸桿菌、鏈霉菌和酵母等底盤細(xì)胞的代謝網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控合各種組學(xué)數(shù)據(jù)，建立大腸桿菌、鏈霉菌和酵母等底盤細(xì)胞的代謝網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，指導(dǎo)模塊的設(shè)計(jì)合成以及人工細(xì)胞改造。網(wǎng)絡(luò)模型，指導(dǎo)模塊的設(shè)計(jì)合成以及人工細(xì)胞改造。分析基因組信息和生化反應(yīng)數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)目標(biāo)化合物合成途徑。將設(shè)計(jì)的合成途徑與底盤細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)模型虛擬整合，