配列アーキテクチャから強度制御までのエシェリキア・コライのコアプロモーターのディープラーニングによるプログラム可能設計
Xuan Zhou1, Renxu Feng2,3, Nana Ding1
1School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China.
Nucleic acids research
|September 3, 2025
まとめ
細菌の核プロモーターを設計する 閉鎖ループのプラットフォームを開発し トランスクリプションを 精密に制御できるようにしました 私たちのAIモデルは 望ましい強さのプロモーター配列を 正確に予測し生成します
科学分野:
- 合成生物学
- 計算生物学
- 分子生物学
背景:
- コアプロモーターは転写の開始を制御しますが,予測と設計には困難です.
- 既存のAIアプローチは,プロモーターエンジニアリングの汎用性が限られています.
研究 の 目的:
- エンドツーエンドのコアプロモーターエンジニアリングのためのクローズドループプラットフォームを開発する.
- 精密な予測と,定義された強さの細菌核プロモーター配列の新規生成を可能にします.
主な方法:
- 統合された合理的なライブラリ設計,予測モデリング (トランスフォーマー),生成的最適化 (拡散モデル).
- 大規模な合成プロモーターライブラリ (112,955種類) を構築するために,変異・バーコーディング・リバースシーケンシングを使用した.
- プロモーターデザインのモジュラーで拡張可能なプラットフォームを確立しました.
主要な成果:
- トランスフォーマーモデルは,プロモーターの強さを予測するために0.87のピアソン相関を達成しました.
- 組み合わせられたシステムは,設計と測定の相関が0.95であり,コンテキスト全体で高い精度 (R=0.93) を示した.
- 設計されたプロモーターは,意図された強度グラデーションを維持し,堅固な機能性を示しました.
結論:
- 開発されたプラットフォームは,ディープラーニングによるエシェリキア・コリのコアプロモーターのプログラム可能な設計を可能にします.
- これは,エンジニアリングされたプロモーター配列を通して正確な転写制御を促進します.
- このプラットフォームは,合成生物学アプリケーションのためのスケーラブルなソリューションを提供します.
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