非催化元件設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展

自?2005?年啟動(dòng)子庫被引入精細(xì)調(diào)控代謝途徑理念后，多種宿主細(xì)胞（如大腸桿菌、酵母菌以及放線菌等）啟動(dòng)子庫相繼被開發(fā)和被設(shè)計(jì)。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)特定需求啟動(dòng)子序列，借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，人工設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練集與測(cè)試集回歸相關(guān)系數(shù)可達(dá)到98%。英國(guó)劍橋大學(xué)的?Rackham?與?Chin利用篩選法獲得了正交的核糖體?RNA-mRNA?正交對(duì)。在細(xì)胞內(nèi)，只有當(dāng)兩者都表達(dá)時(shí)，核糖體才能正常地識(shí)別特定的?mRNA?而產(chǎn)生功能蛋白。同時(shí)，他們還利用不同的正交對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建了更多翻譯水平的邏輯門，為人工設(shè)計(jì)與宿主遺傳背景正交的遺傳線路奠定了基礎(chǔ)。

目前，在生物元件方面已完成了多種不同來源的啟動(dòng)子、核糖體結(jié)合位點(diǎn)與終止子元件庫的構(gòu)建及預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度跨度大、梯度密集的元件庫。此外，越來越多新穎的元件不斷被開發(fā)，如核酸開關(guān)（riboswitch）、核酸調(diào)節(jié)子（riboregulator）等順式作用元件，以及轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)子（transcription activated-like effector，TALE）、CRISPR/Cas9?系統(tǒng)等反式元件，為代謝平衡優(yōu)化與復(fù)雜遺傳環(huán)路設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)保障。如果將非催化元件作為“基礎(chǔ)工具”，那么催化元件可看做“功能工具”，對(duì)實(shí)現(xiàn)代謝途徑高效運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。