• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

细菌种群中的同步 DNA 循环。

Synchronized DNA cycling across a bacterial population.

机构信息

Molecular Biology Section, Division of Biological Science, University of California, San Diego, La Jolla, California, USA.

BioCircuits Institute, University of California, San Diego, La Jolla, California, USA.

出版信息

Nat Genet. 2017 Aug;49(8):1282-1285. doi: 10.1038/ng.3915. Epub 2017 Jul 10.

DOI:10.1038/ng.3915
PMID:28692067
Abstract

A defining goal of synthetic biology is to engineer cells to coordinate tasks that often require precise temporal modulation of gene expression. Although a variety of relatively small gene circuits have been constructed and characterized, their logical combination into larger networks remains a central challenge. This is due primarily to the lack of compatible and orthogonal elements for predictable dynamic control of gene expression. As an alternative approach to promoter-level regulation, we explored the use of DNA copy number as a circuit control element. We engineered colony-wide DNA cycling in Escherichia coli in the form of plasmid copy number oscillations via a modular design that can be readily adapted for use with other gene circuitry. Copy number modulation is a generalizable principle that adds a layer of control to synthetic gene circuits, allowing dynamic regulation of circuit elements without requiring specially engineered promoters.

摘要

合成生物学的一个明确目标是设计细胞来协调任务,这些任务通常需要对基因表达进行精确的时间调节。虽然已经构建和表征了各种相对较小的基因电路,但将它们逻辑组合成更大的网络仍然是一个核心挑战。这主要是由于缺乏用于可预测的基因表达动态控制的兼容和正交元件。作为启动子水平调节的替代方法,我们探索了将 DNA 拷贝数用作电路控制元件。我们通过一种模块化设计,在大肠杆菌中以质粒拷贝数振荡的形式进行了全菌落范围的 DNA 循环,该设计可以很容易地适应其他基因电路的使用。拷贝数调节是一个可推广的原则,它为合成基因电路增加了一层控制,允许在不使用专门设计的启动子的情况下对电路元件进行动态调节。

相似文献

1
Synchronized DNA cycling across a bacterial population.细菌种群中的同步 DNA 循环。
Nat Genet. 2017 Aug;49(8):1282-1285. doi: 10.1038/ng.3915. Epub 2017 Jul 10.
2
Refined method for the genomic integration of complex synthetic circuits.复杂合成回路基因组整合的改良方法。
J Biosci Bioeng. 2010 Nov;110(5):529-36. doi: 10.1016/j.jbiosc.2010.05.014. Epub 2010 Jun 20.
3
Construction of synthetic gene circuits in the Escherichia coli genome.在大肠杆菌基因组中构建合成基因电路。
Methods Mol Biol. 2013;1073:157-68. doi: 10.1007/978-1-62703-625-2_13.
4
Insulated transcriptional elements enable precise design of genetic circuits.绝缘转录元件可实现基因回路的精确设计。
Nat Commun. 2017 Jul 3;8(1):52. doi: 10.1038/s41467-017-00063-z.
5
Synchronous long-term oscillations in a synthetic gene circuit.合成基因回路中的同步长期振荡。
Nature. 2016 Oct 27;538(7626):514-517. doi: 10.1038/nature19841. Epub 2016 Oct 12.
6
Bacterial expression system with tightly regulated gene expression and plasmid copy number.具有严格调控基因表达和质粒拷贝数的细菌表达系统。
Gene. 2004 Sep 29;340(1):11-8. doi: 10.1016/j.gene.2004.06.012.
7
Creating Single-Copy Genetic Circuits.构建单拷贝遗传电路。
Mol Cell. 2016 Jul 21;63(2):329-336. doi: 10.1016/j.molcel.2016.06.006. Epub 2016 Jul 14.
8
Orthogonal Modular Gene Repression in Escherichia coli Using Engineered CRISPR/Cas9.利用工程化CRISPR/Cas9在大肠杆菌中实现正交模块化基因抑制
ACS Synth Biol. 2016 Jan 15;5(1):81-8. doi: 10.1021/acssynbio.5b00147. Epub 2015 Sep 30.
9
SYNTHETIC BIOLOGY. Emergent genetic oscillations in a synthetic microbial consortium.合成生物学。合成微生物群落中出现的基因振荡。
Science. 2015 Aug 28;349(6251):986-9. doi: 10.1126/science.aaa3794.
10
Reducing DNA context dependence in bacterial promoters.降低细菌启动子中DNA上下文依赖性
PLoS One. 2017 Apr 19;12(4):e0176013. doi: 10.1371/journal.pone.0176013. eCollection 2017.

引用本文的文献

1
BioFuse: A programmable timer switch of gene expression.生物融合:一种基因表达的可编程定时开关。
Sci Adv. 2025 Aug 29;11(35):eadv7892. doi: 10.1126/sciadv.adv7892. Epub 2025 Aug 27.
2
Population-level amplification of gene regulation by programmable gene transfer.通过可编程基因转移实现基因调控的群体水平放大。
Nat Chem Biol. 2025 Jan 8. doi: 10.1038/s41589-024-01817-9.
3
Engineering plasmid copy number heterogeneity for dynamic microbial adaptation.工程化质粒拷贝数异质性以实现微生物动态适应

本文引用的文献

1
Synthetic mixed-signal computation in living cells.活细胞中的综合混合信号计算。
Nat Commun. 2016 Jun 3;7:11658. doi: 10.1038/ncomms11658.
2
Chromosomal Arrangement of Phosphorelay Genes Couples Sporulation and DNA Replication.磷中继基因的染色体排列将孢子形成与DNA复制联系起来。
Cell. 2015 Jul 16;162(2):328-337. doi: 10.1016/j.cell.2015.06.012. Epub 2015 Jul 9.
3
Synthetic analog and digital circuits for cellular computation and memory.用于细胞计算和存储的合成模拟与数字电路。
Nat Microbiol. 2024 Aug;9(8):2173-2184. doi: 10.1038/s41564-024-01706-w. Epub 2024 Jun 18.
4
Guided by the principles of microbiome engineering: Accomplishments and perspectives for environmental use.以微生物组工程原理为指导:环境应用的成就与展望。
mLife. 2022 Nov 3;1(4):382-398. doi: 10.1002/mlf2.12043. eCollection 2022 Dec.
5
Customizing cellular signal processing by synthetic multi-level regulatory circuits.通过合成多级调控电路定制细胞信号处理。
Nat Commun. 2023 Dec 18;14(1):8415. doi: 10.1038/s41467-023-44256-1.
6
Addressable and adaptable intercellular communication via DNA messaging.通过 DNA 信息传递实现可寻址和可适应的细胞间通讯。
Nat Commun. 2023 Apr 24;14(1):2358. doi: 10.1038/s41467-023-37788-z.
7
Inducible plasmid copy number control for synthetic biology in commonly used E. coli strains.可诱导质粒拷贝数控制用于常用大肠杆菌菌株的合成生物学。
Nat Commun. 2022 Nov 5;13(1):6691. doi: 10.1038/s41467-022-34390-7.
8
Bacteriophage self-counting in the presence of viral replication.病毒复制情况下的噬菌体自我计数
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Dec 21;118(51). doi: 10.1073/pnas.2104163118.
9
Majority sensing in synthetic microbial consortia.人工合成微生物群落中的多数决定现象。
Nat Commun. 2020 Jul 21;11(1):3659. doi: 10.1038/s41467-020-17475-z.
10
Quorum sensing for population-level control of bacteria and potential therapeutic applications.群体感应调控细菌群体行为及其潜在治疗应用
Cell Mol Life Sci. 2020 Apr;77(7):1319-1343. doi: 10.1007/s00018-019-03326-8. Epub 2019 Oct 14.
Curr Opin Biotechnol. 2014 Oct;29:146-55. doi: 10.1016/j.copbio.2014.04.009. Epub 2014 May 8.
4
Principles of genetic circuit design.遗传电路设计原理。
Nat Methods. 2014 May;11(5):508-20. doi: 10.1038/nmeth.2926.
5
Antibiotic-induced replication stress triggers bacterial competence by increasing gene dosage near the origin.抗生素诱导的复制压力通过增加起始附近的基因剂量引发细菌感受态。
Cell. 2014 Apr 10;157(2):395-406. doi: 10.1016/j.cell.2014.01.068.
6
Digital and analog gene circuits for biotechnology.数字和模拟基因电路用于生物技术。
Biotechnol J. 2014 May;9(5):597-608. doi: 10.1002/biot.201300258. Epub 2014 Feb 20.
7
Amplifying genetic logic gates.基因逻辑门放大。
Science. 2013 May 3;340(6132):599-603. doi: 10.1126/science.1232758. Epub 2013 Mar 28.
8
Synthetic circuits integrating logic and memory in living cells.在活细胞中整合逻辑和记忆的合成电路。
Nat Biotechnol. 2013 May;31(5):448-52. doi: 10.1038/nbt.2510. Epub 2013 Feb 10.
9
Genetic programs constructed from layered logic gates in single cells.在单细胞中构建的分层逻辑门遗传程序。
Nature. 2012 Nov 8;491(7423):249-53. doi: 10.1038/nature11516. Epub 2012 Oct 7.
10
Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.斐济:一个用于生物影像分析的开源平台。
Nat Methods. 2012 Jun 28;9(7):676-82. doi: 10.1038/nmeth.2019.