Генератор биофункции и bioscilloscope – набор инструментов генов и аппаратных средств, каковые используют цветные огни и спроектированные бактерии, чтобы принести и математическую предсказуемость и простоту вырезания и вклейки к миру генетического проектирования схем.«К сожалению, все биологические светочувствительные датчики ‘неаккуратны’, в этом они имеют тенденцию отвечать на многократные цвета света», сказал Джеффри Тэбор, адъюнкт-профессор биоинженерии в Rice. «Мы создали подробную математическую модель, чтобы захватить эту небрежность и проектировать многокрасочные световые сигналы, каковые дают компенсацию за нее так, чтобы двумя светочувствительными датчиками вероятно было независимо руководить в той же самой клетке. Вследствие того что большинство схем, каковые руководят биологическими поведениями, складывается из двух или больше генов, эта разработка облегчит для отечественной лаборатории и других изучать сложные синтетические биологические совокупности».Изучение обрисовано в недавней статье по Молекулярной Системной биологии.
Судьбой руководят основанные на ДНК схемы. Они подобны схемам в смартфонах и других электронных устройствах с главным отличием: информацией, которая течет через электронную схему, имеется напряжение, и информацией, которая течет через генетические схемы, имеется производство белка. Генетические схемы смогут быть включены, или прочь – создают белок или не – и они смогут быть настроены, чтобы произвести более или менее белок, во многом как напряжение от электронной схемы вероятно поднят или понижен.Генератор биофункции и bioscilloscope, каковые были вначале созданы в лаборатории Тамбурина три года назад, показывают, как тесно аналогия держится.
Генераторы и осциллографы функции, компоненты запаса электротехнических лабораторий больше 50 лет, являются испытательными инструментами, каковые смогут подать сигналы напряжения в схемы и показать, как напряжение сигнала изменяется в зависимости от времени в других размещениях в схеме. Экраны осциллографа как правило показывают функции волны и смогут подготовить один или пара сигналов за один раз.
bioscilloscope готовит продукцию биосхем совсем правильно таким же образом. Входы и выходы для биосхем легки. Определенно, команда Тамбурина создала генератор биофункции, последовательность активированных светом генов, каковые смогут употребляться, чтобы включить и отключить гены и отрегулировать сумму белка, что они создают, в то время, в то время, когда включено. bioscilloscope включает второй набор генов, каковые додают флуоресцентные показатели к ДНК, чтобы просматривать ответ схемы вслух, что свидетельствует, чем больше белка, это произведено, тем более легкий это испущено примером.В новой газете недавний выпускник доктора философии и ведущий создатель Эван Олсон и сотрудники удостоверились в надежности новые инструменты двойной функции, используя последние optogenetic инструменты аппаратного и ПО, созданные лабораторией Тамбурина вместе с новой математической моделью для продукции генератора биофункции.
«Модель разрешает нам предсказывать ответ экспрессии гена продукции на любой легкий входной сигнал, независимо от того, как интенсивность или спектральный состав светового сигнала изменяются со временем», сказал Олсон. «Модель трудится, обрисовывая, как свет любой длины и интенсивности волны преобразован в население светочувствительных датчиков в ‘на’ или ‘от’ государств».Олсон объявил, что они продемонстрировали совокупность в двух опытах доказательства понятия. В первом они показали, что совокупность имела возможность дать компенсацию за «вызывающие беспокойство» сигналы, поступающий свет, такие как это от микроскопа или флуоресцентного блока формирования изображений, что имел возможность бы в другом случае вмешаться в поступающий сигнал optogenetic.
Во втором они продемонстрировали мультиплексный контроль, одновременно ведя два свободных сигнала экспрессии гена в двух optogenetic схемах у тех же самых бактерий. Продукция на bioscilloscope показывает две функции как красные и зелёные линии.
Исследователи показали, что они имели возможность активировать генетические схемы, чтобы произвести гладкие волны и ступенчатые образцы, и они показали, что эти две схемы могли быть включены в унисон или в разное время.«Этот подход мультиплексирования разрешает всецело новое поколение опытов для характеристики и управления биологическими схемами, каковые объединяют многократные сигналы и каковые повсеместны в биологических сетях, в особенности используемые для принятия решений и процессов развития», сказал Тэбор.