ロック・ペーパー・シーザー: 遺伝子動態による集団動態が遺伝的安定性を高める

Michael J Liao^1,2, M Omar Din², Lev Tsimring^2,3

¹Department of Bioengineering, University of California-San Diego, La Jolla, CA, USA.

Science (New York, N.Y.)

|September 7, 2019

まとめ

合成遺伝子の回路を持つエンジニアリングされたバクテリアは,生態学的相互作用を使用して安定させることができます. エシェリキア・コライの"石と紙の剪定"のダイナミックは,合成生物学のアプリケーションの変異を防止し,回路の安定性を高めます.

科学分野:

合成生物学
微生物生態学
遺伝子工学

背景:

合成生物学は治療薬やバイオ生産のための細菌の回路を可能にします
エンジニアリングされたバクテリアは選択的な圧力に直面し高い突然変異率を引き起こし挑戦的な応用をします
現在の戦略は,有害な突然変異を遅らせるためのクローン技術に焦点を当てています.

研究の目的:

エンジニアリングされた細菌の細胞内遺伝子回路の安定化のための新しいアプローチを開発する.
遺伝的安定性を高めるため,周期的な人口制御のための生態学的相互作用を活用する.
サーキット機能を維持するために捕食者-獲物のダイナミクスを示す細菌株を設計する

主な方法:

"殺すか殺されるか"の特殊な相互作用を持つエシェリキア・コライの3つの株を設計した
生態学的な原則に基づいた周期的な人口制御戦略を実施した.
菌株の動態と遺伝子回路の安定性を観察するために微流体装置を使用した.

主要な成果:

エンジニアリングされたE・コライ菌株の間で "石と紙の剪定"のダイナミクスを示した.
微流体環境内での菌株の急速なサイクルが観察された.
細胞培養における細胞内遺伝子回路の安定性を示した.

結論:

生態学的相互作用,特に周期的な集団制御は,合成遺伝子回路を安定させるための補完的な戦略を提供します.
設計された"石と紙の剪定"システムは細菌の集団を効果的に管理し有害な変異を防ぐことができます
このアプローチは合成生物学の応用のために設計されたバクテリアの信頼性を高めます

さらに関連する動画