2012cb721100-g新功能人造生物器件的構建與集成

1、項目名稱：新功能人造生物器件的構建與集成新功能人造生物器件的構建與集成首席科學家：趙國屏趙國屏中國科學院上海生命科學研究中國科學院上海生命科學研究院起止年限：2012.12016.82012.12016.8依托部門：中國科學院中國科學院才能用于合成生物學研究。同時，高通量、低成本、高保真的DNA合成技術尚未建立，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構、功能、調控以及分子進化特征，在現有生物

2、學和基因組知識的指導下人工設計合成各種新功能元件，對各類元件進行工程性的定量的功能表征，建立代謝功能和調控功能明確的元件庫和模塊庫，建立標準化的元件組裝技術。為我國合成生物學發(fā)展提供實用的生物元件庫，建立基于標準生物元件的合成代謝途徑的技術體系，實現人造生物功能的組裝合成。3）生物功能器件的適配機制生物功能器件的適配機制合成生物學的目標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的目標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，人們對活細胞工作原理的了解還遠遠沒有達到對電子機械設備工作原理所了解的程度，直接對自然界的器件進行組裝常常不能按預期模式互相耦合，導致人工生物合成路線發(fā)生故障。同時，導入的生物合成功能模塊往往會對底盤細胞造成很大的影響，甚至會抑制細胞的生長，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、測與調試平臺，對器件之間的組合在底盤細胞上進行高通量的測試，在此基礎上認識并且優(yōu)化器件之間的適配性。從基因、蛋白、網絡、細胞的層面上理解各種模塊組合對底盤細胞的影響，可以指導人工生物系統(tǒng)的組裝優(yōu)化。在基因組規(guī)模上分析人工細胞生物合成能力對遺傳和環(huán)境擾動的響應，將有利于揭示人工細胞功能進化的遺傳機理，深入理解化學品生物合成的調控機制，實現在底盤細胞上模塊之間的優(yōu)化磨合對接，極大地提升合成人工細胞的能動性和精確度。2、主要研究內容、主要研究

5、內容針對生物功能器件設計原理的科學問題（針對生物功能器件設計原理的科學問題（1），本項目研究將集中于通過通過整合各種組學數據，建立大腸桿菌、鏈霉菌和酵母等底盤細胞的代謝網絡和調控合各種組學數據，建立大腸桿菌、鏈霉菌和酵母等底盤細胞的代謝網絡和調控網絡模型，指導模塊的設計合成以及人工細胞改造。網絡模型，指導模塊的設計合成以及人工細胞改造。分析基因組信息和生化反應數據信息，設計目標化合物合成途徑。將設計的合成途徑與底盤細胞網絡模型虛擬整合，