BIOLOGY OF RIBORREGUATION SYNTHETIC SYSTEMS: THERMODYNAMICS, NOISE AND OPERABILITY (Q3169794)
Jump to navigation
Jump to search
Project Q3169794 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | BIOLOGY OF RIBORREGUATION SYNTHETIC SYSTEMS: THERMODYNAMICS, NOISE AND OPERABILITY |
Project Q3169794 in Spain |
Statements
115,297.88 Euro
0 references
211,750.0 Euro
0 references
54.45 percent
0 references
1 January 2019
0 references
31 December 2021
0 references
AGENCIA CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
0 references
46980
0 references
EL MATERIAL GENETICO PUEDE SER PROGRAMADO PARA EXPRESAR SISTEMAS QUE DETECTEN, PROCESEN (SIGUIENDO CALCULOS LOGICOS) Y RESPONDAN A (EN FORMA DE EXPRESION GENICA) DIFERENTES SEÑALES MOLECULARES. LA BIOLOGIA SINTETICA ENCARA ESTO SIGUIENDO PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE INGENIERIA DE SISTEMAS; ES DECIR, MEDIANTE LA COMBINACION DE MODELOS MATEMATICOS PARA CAPTURAR LA DINAMICA DE EXPRESION GENICA, EXPERIMENTOS PARA MONITORIZAR DE MANERA CUANTITATIVA LAS CARACTERISTICAS DEL SISTEMA (RETROALIMENTANDO EL PROCESO DE DISEÑO) Y LA ESTANDARIZACION DE PARTES GENETICAS PARA COMPOSICION MODULAR. CIERTAMENTE, EL DISEÑO INICIAL DE CIRCUITOS SE BASA EN MODELOS DE REGULACION INCOMPLETOS/SIMPLISTAS ESTABLECIDOS POR DESARROLLOS PREVIOS DE BIOLOGIA MOLECULAR Y DE SISTEMAS. UNA VEZ DISEÑADO Y CARACTERIZADO PARA SU FUNCIONALIDAD PRINCIPAL, UN CIRCUITO SINTETICO AUN PRESENTA MULTIPLES INTERROGANTES, GENERALMENTE IGNORADOS. POR EJEMPLO, ¿LOS MODELOS UTILIZADOS PARA GUIAR EL DISEÑO SON LO SUFICIENTEMENTE PREDICTIVOS?, ¿EL COMPORTAMIENTO ES CONSISTENTE A NIVEL DE POBLACION Y DE UNA UNICA CELULA?, O ¿CUAL ES LA ESTABILIDAD EVOLUTIVA DE UNA CONSTRUCCION SINTETICA EN UN ORGANISMO? CREEMOS QUE LA RESOLUCION DE ESTAS PREGUNTAS CONDUCIRA A UNA RESINTESIS EN LA COMPRENSION DE LA FUNCION DEL CIRCUITO. TRABAJO PIONERO EN BIOLOGIA SINTETICA SE CENTRO EN LA REGULACION TRANSCRIPCIONAL, LO QUE LLEVO A IMPLEMENTACIONES GENETICAS DE PUERTAS LOGICAS, BIESTABLES Y OSCILADORES. EN LOS ULTIMOS AÑOS, SIN EMBARGO, EL ARN SE HA EXPLOTADO PARA DISEÑAR PROGRAMAS DE EXPRESION GENICA QUE SE EJECUTAN DE FORMA ROBUSTA IN VIVO, GRACIAS A SU VERSATILIDAD FUNCIONAL Y DISEÑABILIDAD A NIVEL DE NUCLEOTIDO. PRUEBA DE ESTA IDONEIDAD SON NUEVOS MECANISMOS DE CONTROL Y CIRCUITOS FUNCIONALES CON MOLECULAS DE ARN QUIMERICAS. EN ESTE PROYECTO, NOS CENTRAREMOS EN RIBORREGULADORES DE INICIACION DE LA TRADUCCION, ES DECIR, PEQUEÑAS MOLECULAS DE ARN CAPACES DE INTERACTUAR DE FORMA MUY ESPECIFICA CON LA REGION 5' NO TRADUCIDA DE UN ARN MENSAJERO PARA REGULAR LA UNION DE RIBOSOMAS. EN PRIMER LUGAR, DESARROLLAREMOS UN NUEVO MODELO TERMODINAMICO DE LAS INTERACCIONES ARN-ARN IN VIVO SIGUIENDO UNA DESCRIPCION ENERGETICA DETALLADA. ADOPTAREMOS UN ESQUEMA FUERA DEL EQUILIBRIO Y COMBINAREMOS CALCULOS ESTRUCTURALES CON ECUACIONES DIFERENCIALES. ESTO SERA INSTRUMENTAL PARA RECONOCER PROCESOS DINAMICOS DE REPLEGAMIENTO INTERMOLECULAR CON IMPACTO EN EXPRESION. ADEMAS, ANALIZAREMOS EL COMPORTAMIENTO ESTOCASTICO DE LA RIBORREGULACION MEDIANTE LA MONITORIZACION DE LA EXPRESION A NIVEL DE CELULA UNICA. VINCULAREMOS LAS CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DEL ARN CON EL GRADO DE VARIABILIDAD ENTRE CELULAS, DESARROLLANDO MODELOS MATEMATICOS CAPACES DE PREDECIR DICHOS PATRONES. FINALMENTE, ESTUDIAREMOS EL RANGO DE OPERABILIDAD DE UN CIRCUITO BASADO EN ARN PREVIAMENTE DISEÑADO. UTILIZAREMOS UN CIRCUITO CAPAZ DE REALIZAR OPERACIONES LOGICAS. PARA ESO, ESTUDIAREMOS EL COMPORTAMIENTO DINAMICO EN DIFERENTES CONDICIONES AMBIENTALES, ESTUDIAREMOS EL IMPACTO SOBRE EL CRECIMIENTO DE LA EXPRESION HETEROLOGA DE ARN Y ANALIZAREMOS LA ESTABILIDAD EVOLUTIVA DEL CIRCUITO REALIZANDO EVOLUCION EXPERIMENTAL. LA COMPRENSION DEL COMPORTAMIENTO DINAMICO EXTENDIDO DE SISTEMAS GENETICOS SINTETICOS FACILITA EN ULTIMA INSTANCIA EL DESARROLLO DE PRINCIPIOS DE DISEÑO EN BIOLOGIA. EN SUMA, EL IMPACTO EN CIENCIA BASICA DE ARN Y BIOLOGIA SINTETICA, ASI COMO LAS APLICACIONES ACTUALES Y EN PERSPECTIVA, HACEN ESTA INVESTIGACION MULTIDISCIPLINAR OPORTUNA Y PERTINENTE. (Spanish)
0 references
GENETIC MATERIAL CAN BE PROGRAMMED TO EXPRESS SYSTEMS THAT SENSE, PROCESS (FOLLOWING LOGIC CALCULATIONS) AND RESPOND TO (IN THE FORM OF GENE EXPRESSION) DIFFERENT MOLECULAR SIGNALS. SYNTHETIC BIOLOGY AIMS AT APPROACHING THIS BY FOLLOWING FUNDAMENTAL SYSTEMS ENGINEERING PRINCIPLES, THAT IS, THROUGH THE COMBINATION OF MATHEMATICAL MODELING TO CAPTURE GENE EXPRESSION DYNAMICS, EXPERIMENTS TO MONITOR IN A QUANTITATIVE WAY THE FEATURES OF THE SYSTEM TO FEEDBACK THE DESIGN PROCESS, AND GENETIC PART STANDARDIZATION FOR MODULAR COMPOSABILITY. CERTAINLY, INITIAL CIRCUIT DESIGN RELIES ON INCOMPLETE OR SIMPLISTIC MODELS OF REGULATION ESTABLISHED BY PREVIOUS MOLECULAR AND SYSTEMS BIOLOGY DEVELOPMENTS. ONCE DESIGNED AND CHARACTERIZED FOR ITS MAIN FUNCTIONALITY, A SYNTHETIC CIRCUIT STILL PRESENTS MULTIPLE QUERIES, USUALLY OVERLOOKED. FOR EXAMPLE, ARE THE MODELS USED TO GUIDE THE DESIGN PREDICTIVE ENOUGH?, IS THE BEHAVIOR CONSISTENT AT THE POPULATION AND SINGLE CELL LEVELS?, OR WHAT IS THE EVOLUTIONARY STABILITY OF A SYNTHETIC CONSTRUCT IN A LIVING ORGANISM? WE BELIEVE THAT THE PROPER RESOLUTION OF THESE QUESTIONS WILL LEAD TO A RESYNTHESIS IN THE UNDERSTANDING OF CIRCUIT FUNCTION. PIONEER WORK IN SYNTHETIC BIOLOGY RESTED ON THE MANIPULATION OF THE LAYER OF TRANSCRIPTIONAL REGULATION, LEADING TO GENETIC IMPLEMENTATIONS OF LOGIC GATES, TOGGLE SWITCHES, AND OSCILLATORS. IN RECENT YEARS, HOWEVER, RNA HAS BEEN EXPLOITED AS AN IDEAL SUBSTRATE TO ENGINEER GENE EXPRESSION PROGRAMS THAT ROBUSTLY RUN IN VIVO, THANKS TO ITS FUNCTIONAL VERSATILITY AND MODEL-BASED DESIGNABILITY AT THE NUCLEOTIDE LEVEL. PROOF OF THIS SUITABILITY ARE NOVEL MECHANISMS OF GENE EXPRESSION CONTROL WITH CHIMERIC RNA MOLECULES AND INCREASINGLY COMPLEX FUNCTIONAL CIRCUITS ENGINEERED WITH REGULATORY RNAS. IN THIS PROJECT, WE WILL FOCUS ON RIBOREGULATORS OF TRANSLATION INITIATION, THAT IS, SMALL RNA MOLECULES ABLE TO INTERACT IN A VERY SPECIFIC MANNER WITH THE 5' UNTRANSLATED REGION OF A MESSENGER RNA TO REGULATE RIBOSOME BINDING. IN FIRST PLACE, WE WILL DEVELOP A NOVEL THERMODYNAMIC MODEL OF RNA-RNA INTERACTIONS IN VIVO BY FOLLOWING A DETAILED DESCRIPTION OF THE CORRESPONDING ENGERGY LANDSCAPE. WE WILL ADOPT A NON-EQUILIBRIUM SCHEME AND WE WILL COMBINE STRUCTURAL CALCULATIONS WITH DIFFERENTIAL EQUATIONS. THIS WILL BE INSTRUMENTAL TO RECOGNIZE DYNAMIC PROCESSES OF INTERMOLECULAR REFOLDING WITH IMPACT ON GENE EXPRESSION. IN ADDITION, WE WILL ANALYZE THE STOCHASTIC BEHAVIOR OF RIBOREGULATION BY MONITORING GENE EXPRESSION AT SINGLE CELL RESOLUTION. WE WILL LINK RNA STRUCTURAL FEATURES WITH THE EXTENT OF CELL-TO-CELL VARIABILITY, DEVELOPING MATHEMATICAL MODELS ABLE TO PREDICT SUCH PATTERNS. FINALLY, WE WILL STUDY THE OPERABILITY RANGE OF A PREVIOUSLY ENGINEERED RNA-BASED CIRCUIT. WE WILL USE A CIRCUIT ABLE TO PERFORM LOGIC OPERATIONS. FOR THAT, WE WILL STUDY THE DYNAMIC BEHAVIOR IN DIFFERENT ENVIRONMENTAL CONDITIONS, STUDY THE IMPACT ON GROWTH RATE OF HETEROLOGOUS RNA EXPRESSION, AND ANALYZE THE EVOLUTIONARY STABILITY OF THE CIRCUIT BY PERFORMING EXPERIMENTAL EVOLUTION THROUGH PARALLEL SERIAL DILUTIONS. THE FULL UNDERSTANDING OF THE EXTENDED DYNAMIC BEHAVIOR OF ENGINEERED GENETIC SYSTEMS ULTIMATELY FACILITATES THE DEVELOPMENT OF DESIGN PRINCIPLES TO MAKE BIOLOGY MORE PREDICTABLE AND DESIGNABLE. IN SUM, THE IMPACT ON BASIC RNA SCIENCE AND SYNTHETIC BIOLOGY, AS WELL AS THE CURRENT AND PERSPECTIVE APPLICATIONS, MAKE THIS MULTIDISCIPLINARY INVESTIGATION TIMELY AND RELEVANT. (English)
0.3033434506022174
0 references
LE MATÉRIEL GÉNÉTIQUE PEUT ÊTRE PROGRAMMÉ POUR EXPRIMER DES SYSTÈMES QUI DÉTECTENT, TRAITENT (APRÈS LOGICOS) ET RÉPONDENT (SOUS LA FORME D’UNE EXPRESSION GÉNIQUE) DIFFÉRENTS SIGNAUX MOLÉCULAIRES. LA BIOLOGIE SYNTHÉTIQUE S’ATTAQUE À CE PROBLÈME EN SUIVANT LES PRINCIPES FONDAMENTAUX DE L’INGÉNIERIE DES SYSTÈMES; C’EST-À-DIRE EN COMBINANT DES MODÈLES MATHÉMATIQUES POUR CAPTURER LA DYNAMIQUE DE L’EXPRESSION GÉNIQUE, DES EXPÉRIENCES POUR SURVEILLER QUANTITATIVEMENT LES CARACTÉRISTIQUES DU SYSTÈME (RETRO-ALIMENTER LE PROCESSUS DE CONCEPTION) ET LA NORMALISATION DES PIÈCES GÉNÉTIQUES POUR LA COMPOSITION MODULAIRE. CERTES, LA CONCEPTION INITIALE DU CIRCUIT EST BASÉE SUR DES MODÈLES DE RÉGULATION INCOMPLETS/SIMPLISTES ÉTABLIS PAR LES DÉVELOPPEMENTS ANTÉRIEURS DE LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE ET DES SYSTÈMES. UNE FOIS CONÇU ET CARACTÉRISÉ POUR SA FONCTIONNALITÉ PRINCIPALE, UN CIRCUIT SYNTHÉTIQUE PRÉSENTE ENCORE DE MULTIPLES QUESTIONS, GÉNÉRALEMENT IGNORÉES. PAR EXEMPLE, LES MODÈLES UTILISÉS POUR GUIDER LA CONCEPTION PRÉDICTIVE SONT-ILS SUFFISAMMENT COHÉRENTS AU NIVEAU DE LA POPULATION ET D’UNE SEULE CELLULE?OU QUELLE EST LA STABILITÉ ÉVOLUTIVE D’UNE CONSTRUCTION SYNTHÉTIQUE DANS UN ORGANISME? NOUS PENSONS QUE LA RÉSOLUTION DE CES QUESTIONS CONDUIRA À UNE RÉSYNTHÈSE DANS LA COMPRÉHENSION DE LA FONCTION DU CIRCUIT. LES TRAVAUX PIONNIERS EN BIOLOGIE SYNTHÉTIQUE SE CONCENTRENT SUR LA RÉGULATION TRANSCRIPTIONNELLE, CONDUISANT À DES IMPLÉMENTATIONS GÉNÉTIQUES DE PORTES LOGIQUES, DE BI-STABLES ET D’OSCILLATEURS. AU COURS DES DERNIÈRES ANNÉES, CEPENDANT, L’ARN A ÉTÉ EXPLOITÉ POUR CONCEVOIR DES PROGRAMMES D’EXPRESSION GÉNIQUE QUI FONCTIONNENT SOLIDEMENT IN VIVO, GRÂCE À SA POLYVALENCE FONCTIONNELLE ET SA DESIGNABILITÉ AU NIVEAU NUCLEOTIDO. LA PREUVE DE CETTE ADÉQUATION SONT DE NOUVEAUX MÉCANISMES DE CONTRÔLE ET DE NOUVEAUX CIRCUITS FONCTIONNELS AVEC DES MOLÉCULES D’ARN QUIMERICAS. DANS CE PROJET, NOUS NOUS CONCENTRERONS SUR LES RIBORREGULATEURS D’INITIATION DE LA TRADUCTION, C’EST-À-DIRE DE PETITES MOLÉCULES D’ARN CAPABLES D’INTERAGIR DE MANIÈRE TRÈS SPÉCIFIQUE AVEC LA RÉGION 5' NON TRADUITE D’UN ARN MESSAGER POUR RÉGULER L’UNION DES RIBOSOMES. TOUT D’ABORD, NOUS ALLONS DÉVELOPPER UN NOUVEAU MODÈLE THERMODYNAMIQUE DES INTERACTIONS ARN-ARN IN VIVO À LA SUITE D’UNE DESCRIPTION ÉNERGÉTIQUE DÉTAILLÉE. NOUS ADOPTERONS UN SCHÉMA DE DÉSÉQUILIBRE ET COMBINERONS DES CALCULS STRUCTURELS AVEC DES ÉQUATIONS DIFFÉRENTIELLES. CELA SERA UTILE POUR RECONNAÎTRE LES PROCESSUS DYNAMIQUES DE PLIAGE INTERMOLÉCULAIRE AYANT UN IMPACT SUR L’EXPRESSION. EN OUTRE, NOUS ALLONS ANALYSER LE COMPORTEMENT STOCASTIC DE RIBORREGUATION EN SURVEILLANT L’EXPRESSION AU NIVEAU DE LA CELLULE UNIQUE. NOUS ÉTABLIRONS UN LIEN ENTRE LES CARACTÉRISTIQUES STRUCTURELLES DE L’ARN ET LE DEGRÉ DE VARIABILITÉ ENTRE LES CELLULES, EN DÉVELOPPANT DES MODÈLES MATHÉMATIQUES CAPABLES DE PRÉDIRE CES MODÈLES. ENFIN, NOUS ÉTUDIERONS LA PLAGE D’OPÉRABILITÉ D’UN CIRCUIT BASÉ SUR L’ARN PRÉCÉDEMMENT CONÇU. NOUS UTILISERONS UN CIRCUIT CAPABLE D’EFFECTUER DES OPÉRATIONS LOGIQUES. POUR CELA, NOUS ÉTUDIERONS LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DANS DIFFÉRENTES CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES, ÉTUDIERONS L’IMPACT SUR LA CROISSANCE DE L’EXPRESSION HÉTÉROLOGUE DE L’ARN ET ANALYSERONS LA STABILITÉ ÉVOLUTIVE DU CIRCUIT FAISANT L’ÉVOLUTION EXPÉRIMENTALE. LA COMPRÉHENSION DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE ÉTENDU DES SYSTÈMES GÉNÉTIQUES SYNTHÉTIQUES FACILITE FINALEMENT LE DÉVELOPPEMENT DES PRINCIPES DE CONCEPTION EN BIOLOGIE. EN RÉSUMÉ, L’IMPACT SUR LA SCIENCE FONDAMENTALE DE L’ARN ET DE LA BIOLOGIE SYNTHÉTIQUE, AINSI QUE SUR LES APPLICATIONS ACTUELLES ET FUTURES, REND CETTE RECHERCHE MULTIDISCIPLINAIRE OPPORTUNE ET PERTINENTE. (French)
4 December 2021
0 references
GENETISCHES MATERIAL KANN PROGRAMMIERT WERDEN, UM SYSTEME AUSZUDRÜCKEN, DIE (NACH LOGICOS) ERKENNEN, VERARBEITEN UND AUF VERSCHIEDENE MOLEKULARE SIGNALE (IN FORM EINER GENEXPRESSION) REAGIEREN. DIE SYNTHETISCHE BIOLOGIE BEFASST SICH MIT DEN GRUNDPRINZIPIEN DER SYSTEMTECHNIK; DAS HEISST, INDEM MATHEMATISCHE MODELLE KOMBINIERT WERDEN, UM DIE DYNAMIK DER GENEXPRESSION ZU ERFASSEN, EXPERIMENTE, UM DIE EIGENSCHAFTEN DES SYSTEMS QUANTITATIV ZU ÜBERWACHEN (RETRO-FEDEDING THE DESIGN PROCESS) UND DIE STANDARDISIERUNG GENETISCHER TEILE FÜR DIE MODULARE ZUSAMMENSETZUNG. SICHERLICH BASIERT DIE URSPRÜNGLICHE SCHALTUNGSGESTALTUNG AUF UNVOLLSTÄNDIGEN/VEREINFACHTEN REGULIERUNGSMODELLEN, DIE DURCH FRÜHERE ENTWICKLUNGEN DER MOLEKULARBIOLOGIE UND -SYSTEME GESCHAFFEN WURDEN. EINMAL ENTWORFEN UND CHARAKTERISIERT FÜR SEINE HAUPTFUNKTIONALITÄT, STELLT EINE SYNTHETISCHE SCHALTUNG IMMER NOCH MEHRERE FRAGEN, IN DER REGEL IGNORIERT. SIND ZUM BEISPIEL DIE MODELLE VERWENDET, UM DAS DESIGN PRÄDIKTIV GENUG?IST VERHALTEN AUF BEVÖLKERUNGSEBENE UND EINER EINZELNEN ZELLE KONSISTENT?ODER WAS IST DIE EVOLUTIONÄRE STABILITÄT EINER SYNTHETISCHEN KONSTRUKTION IN EINEM ORGANISMUS? WIR GLAUBEN, DASS DIE LÖSUNG DIESER FRAGEN ZU EINER RESYNTHESE FÜHREN WIRD, UM DIE FUNKTION DES KREISLAUFS ZU VERSTEHEN. PIONIERARBEIT IN DER SYNTHETISCHEN BIOLOGIE KONZENTRIERT SICH AUF DIE TRANSKRIPTIONSREGULIERUNG, WAS ZU GENETISCHEN UMSETZUNGEN VON LOGIKTÜREN, BISTABILEN UND OSZILLATOREN FÜHRT. IN DEN LETZTEN JAHREN WURDE RNA JEDOCH AUSGENUTZT, UM GENGENE EXPRESSIONSPROGRAMME ZU ENTWERFEN, DIE DANK IHRER FUNKTIONALEN VIELSEITIGKEIT UND DESIGNIERBARKEIT AUF NUCLEOTIDO-EBENE ROBUST IN VIVO LAUFEN. DER NACHWEIS DIESER EIGNUNG SIND NEUE STEUERUNGSMECHANISMEN UND FUNKTIONSKREISE MIT QUIMERICAS RNA-MOLEKÜLEN. IN DIESEM PROJEKT WERDEN WIR UNS AUF RIBORREGULATOREN DER EINLEITUNG DER ÜBERSETZUNG KONZENTRIEREN, D. H. KLEINE MOLEKÜLE VON RNA, DIE IN DER LAGE SIND, AUF GANZ SPEZIFISCHE WEISE MIT DER REGION 5' ZU INTERAGIEREN, DIE NICHT VON EINEM MESSENGER RNA ÜBERSETZT WIRD, UM DIE UNION DER RIBOSOMEN ZU REGULIEREN. ZUNÄCHST WERDEN WIR NACH EINER DETAILLIERTEN ENERGETISCHEN BESCHREIBUNG EIN NEUES THERMODYNAMISCHES MODELL VON IN VIVO RNA-RNA-INTERAKTIONEN ENTWICKELN. WIR WERDEN EIN OUT-OF-BALANCE-SYSTEM ANNEHMEN UND STRUKTURELLE BERECHNUNGEN MIT DIFFERENTIALGLEICHUNGEN KOMBINIEREN. DIES WIRD ENTSCHEIDEND SEIN, UM DYNAMISCHE PROZESSE DER INTERMOLEKULAREN FALTUNG MIT AUSWIRKUNGEN AUF DEN AUSDRUCK ZU ERKENNEN. DARÜBER HINAUS WERDEN WIR DAS STOCASTIC-VERHALTEN VON RIBORREGUATION ANALYSIEREN, INDEM WIR DEN AUSDRUCK AUF DER EBENE EINER EINZELNEN ZELLE ÜBERWACHEN. WIR WERDEN DIE STRUKTURELLEN EIGENSCHAFTEN VON RNA MIT DEM GRAD DER VARIABILITÄT ZWISCHEN DEN ZELLEN VERBINDEN, INDEM WIR MATHEMATISCHE MODELLE ENTWICKELN, DIE DIESE MUSTER VORHERSAGEN KÖNNEN. SCHLIESSLICH WERDEN WIR DEN FUNKTIONSUMFANG EINES ZUVOR ENTWICKELTEN RNA-BASIERTEN SCHALTKREISES UNTERSUCHEN. WIR WERDEN EINE SCHALTUNG VERWENDEN, DIE IN DER LAGE IST, LOGISCHE OPERATIONEN DURCHZUFÜHREN. DAZU WERDEN WIR DAS DYNAMISCHE VERHALTEN UNTER VERSCHIEDENEN UMWELTBEDINGUNGEN UNTERSUCHEN, DIE AUSWIRKUNGEN AUF DAS WACHSTUM VON RNA HETEROLOGER EXPRESSION UNTERSUCHEN UND DIE EVOLUTIONÄRE STABILITÄT DER SCHALTUNG ANALYSIEREN, DIE EXPERIMENTELLE EVOLUTION MACHT. DAS VERSTÄNDNIS DES ERWEITERTEN DYNAMISCHEN VERHALTENS GENETISCHER SYNTHETISCHER SYSTEME ERLEICHTERT LETZTLICH DIE ENTWICKLUNG VON DESIGNPRINZIPIEN IN DER BIOLOGIE. KURZ GESAGT, DIE AUSWIRKUNGEN AUF DIE GRUNDLAGENWISSENSCHAFT DER RNA UND DER SYNTHETISCHEN BIOLOGIE SOWIE AUF AKTUELLE UND PROSPEKTIVE ANWENDUNGEN MACHEN DIESE MULTIDISZIPLINÄRE FORSCHUNG ZEITGERECHT UND RELEVANT. (German)
9 December 2021
0 references
GENETISCH MATERIAAL KAN WORDEN GEPROGRAMMEERD OM SYSTEMEN UIT TE DRUKKEN DIE VERSCHILLENDE MOLECULAIRE SIGNALEN DETECTEREN, VERWERKEN (NA LOGICOS) EN REAGEREN OP (IN DE VORM VAN EEN GENIC EXPRESSIE) VERSCHILLENDE MOLECULAIRE SIGNALEN. SYNTHETISCHE BIOLOGIE BEHANDELT DIT DOOR DE FUNDAMENTELE BEGINSELEN VAN SYSTEEMENGINEERING TE VOLGEN; DAT WIL ZEGGEN, DOOR WISKUNDIGE MODELLEN TE COMBINEREN OM DE DYNAMIEK VAN GENIC EXPRESSIE VAST TE LEGGEN, EXPERIMENTEN OM DE KENMERKEN VAN HET SYSTEEM KWANTITATIEF TE MONITOREN (RETRO-FEEDING VAN HET ONTWERPPROCES) EN DE STANDAARDISATIE VAN GENETISCHE ONDERDELEN VOOR MODULAIRE SAMENSTELLING. ZEKER, HET OORSPRONKELIJKE CIRCUITONTWERP IS GEBASEERD OP ONVOLLEDIGE/SIMPLISTISCHE REGELGEVINGSMODELLEN DIE ZIJN VASTGESTELD DOOR EERDERE ONTWIKKELINGEN OP HET GEBIED VAN MOLECULAIRE BIOLOGIE EN SYSTEMEN. EENMAAL ONTWORPEN EN GEKENMERKT VOOR DE BELANGRIJKSTE FUNCTIONALITEIT, EEN SYNTHETISCH CIRCUIT PRESENTEERT NOG STEEDS MEERDERE VRAGEN, MEESTAL GENEGEERD. BIJVOORBEELD, WORDEN DE MODELLEN GEBRUIKT OM HET ONTWERP VOORSPELLEND GENOEG TE BEGELEIDEN?IS GEDRAG CONSISTENT OP POPULATIENIVEAU EN VAN EEN ENKELE CEL?OF WAT IS DE EVOLUTIONAIRE STABILITEIT VAN EEN SYNTHETISCHE CONSTRUCTIE IN EEN ORGANISME? WIJ GELOVEN DAT DE OPLOSSING VAN DEZE VRAGEN ZAL LEIDEN TOT EEN HERSYNTHESE IN HET BEGRIJPEN VAN DE FUNCTIE VAN HET CIRCUIT. BAANBREKEND WERK IN SYNTHETISCHE BIOLOGIE RICHT ZICH OP TRANSCRIPTIONELE REGELGEVING, WAT LEIDT TOT GENETISCHE IMPLEMENTATIES VAN LOGISCHE DEUREN, BI-STABLES EN OSCILLATOREN. IN DE AFGELOPEN JAREN IS RNA ECHTER UITGEBUIT OM GENIC EXPRESSIEPROGRAMMA’S TE ONTWERPEN DIE ROBUUST IN VIVO DRAAIEN, DANKZIJ DE FUNCTIONELE VEELZIJDIGHEID EN ONTWERPBAARHEID OP NUCLEOTIDO-NIVEAU. HET BEWIJS VAN DEZE GESCHIKTHEID ZIJN NIEUWE CONTROLEMECHANISMEN EN FUNCTIONELE KRINGEN MET QUIMERICAS RNA MOLECULEN. IN DIT PROJECT ZULLEN WE ONS RICHTEN OP RIBORREGULATORS VAN INITIATIE VAN DE VERTALING, DAT WIL ZEGGEN KLEINE MOLECULEN VAN RNA DIE IN STAAT ZIJN OM OP EEN ZEER SPECIFIEKE MANIER TE INTERAGEREN MET DE REGIO 5' NIET VERTAALD VANUIT EEN MESSENGER RNA OM DE UNIE VAN RIBOSOMEN TE REGULEREN. EERST ZULLEN WE EEN NIEUW THERMODYNAMISCH MODEL VAN IN VIVO RNA-RNA INTERACTIES ONTWIKKELEN NA EEN GEDETAILLEERDE ENERGETISCHE BESCHRIJVING. WE ZULLEN EEN OUT-OF-BALANCE REGELING INVOEREN EN STRUCTURELE BEREKENINGEN COMBINEREN MET DIFFERENTIAALVERGELIJKINGEN. DIT ZAL INSTRUMENTEEL ZIJN OM DYNAMISCHE PROCESSEN VAN INTERMOLECULAIR VOUWEN MET IMPACT OP EXPRESSIE TE HERKENNEN. DAARNAAST ZULLEN WE HET STOCASTISCHE GEDRAG VAN RIBORREGUATION ANALYSEREN DOOR DE EXPRESSIE OP HET NIVEAU VAN EEN ENKELE CEL TE MONITOREN. WE ZULLEN DE STRUCTURELE KENMERKEN VAN RNA KOPPELEN AAN DE MATE VAN VARIABILITEIT TUSSEN CELLEN, HET ONTWIKKELEN VAN WISKUNDIGE MODELLEN DIE DEZE PATRONEN KUNNEN VOORSPELLEN. TOT SLOT ZULLEN WE DE OPERABILITEITSWAAIER VAN EEN EERDER ONTWORPEN RNA-GEBASEERDE CIRCUIT BESTUDEREN. WE ZULLEN EEN CIRCUIT GEBRUIKEN DAT IN STAAT IS OM LOGISCHE OPERATIES UIT TE VOEREN. DAARVOOR ZULLEN WE HET DYNAMISCHE GEDRAG IN VERSCHILLENDE OMGEVINGSOMSTANDIGHEDEN BESTUDEREN, DE IMPACT OP DE GROEI VAN RNA HETEROLOGE EXPRESSIE BESTUDEREN EN DE EVOLUTIONAIRE STABILITEIT VAN HET CIRCUIT DAT EXPERIMENTELE EVOLUTIE MAAKT ANALYSEREN. HET BEGRIP VAN HET UITGEBREIDE DYNAMISCHE GEDRAG VAN GENETISCHE SYNTHETISCHE SYSTEMEN VERGEMAKKELIJKT UITEINDELIJK DE ONTWIKKELING VAN ONTWERPPRINCIPES IN DE BIOLOGIE. KORTOM, DE IMPACT OP DE BASISWETENSCHAP VAN RNA EN SYNTHETISCHE BIOLOGIE, EVENALS HUIDIGE EN PROSPECTIEVE TOEPASSINGEN, MAKEN DIT MULTIDISCIPLINAIR ONDERZOEK TIJDIG EN RELEVANT. (Dutch)
17 December 2021
0 references
IL MATERIALE GENETICO PUÒ ESSERE PROGRAMMATO PER ESPRIMERE SISTEMI CHE RILEVANO, ELABORANO (A SEGUITO DI LOGICOS) E RISPONDONO A (SOTTO FORMA DI ESPRESSIONE GENETICA) DIVERSI SEGNALI MOLECOLARI. LA BIOLOGIA SINTETICA AFFRONTA QUESTO PROBLEMA SEGUENDO I PRINCIPI FONDAMENTALI DELL'INGEGNERIA DEI SISTEMI; CIOÈ, COMBINANDO MODELLI MATEMATICI PER CATTURARE LA DINAMICA DELL'ESPRESSIONE GENICA, ESPERIMENTI PER MONITORARE QUANTITATIVAMENTE LE CARATTERISTICHE DEL SISTEMA (RETRO-FEEDING IL PROCESSO DI PROGETTAZIONE) E LA STANDARDIZZAZIONE DELLE PARTI GENETICHE PER LA COMPOSIZIONE MODULARE. CERTAMENTE, LA PROGETTAZIONE INIZIALE DEL CIRCUITO SI BASA SU MODELLI INCOMPLETI/SEMPLICI DI REGOLAZIONE STABILITI DAI PRECEDENTI SVILUPPI DELLA BIOLOGIA MOLECOLARE E DEI SISTEMI. UNA VOLTA PROGETTATO E CARATTERIZZATO PER LA SUA FUNZIONALITÀ PRINCIPALE, UN CIRCUITO SINTETICO PRESENTA ANCORA PIÙ DOMANDE, DI SOLITO IGNORATE. AD ESEMPIO, I MODELLI UTILIZZATI PER GUIDARE IL DESIGN ABBASTANZA PREDITTIVO?È IL COMPORTAMENTO COERENTE A LIVELLO DI POPOLAZIONE E DI UNA SINGOLA CELLULA?O QUAL È LA STABILITÀ EVOLUTIVA DI UNA COSTRUZIONE SINTETICA IN UN ORGANISMO? CREDIAMO CHE LA RISOLUZIONE DI QUESTE QUESTIONI PORTERÀ A UNA RISINTESI NELLA COMPRENSIONE DELLA FUNZIONE DEL CIRCUITO. IL LAVORO PIONIERISTICO IN BIOLOGIA SINTETICA SI CONCENTRA SULLA REGOLAMENTAZIONE TRASCRIZIONALE, PORTANDO A IMPLEMENTAZIONI GENETICHE DI PORTE LOGICHE, BISTABILI E OSCILLATORI. NEGLI ULTIMI ANNI, PERÒ, RNA È STATA SFRUTTATA PER PROGETTARE PROGRAMMI DI ESPRESSIONE GENICA CHE FUNZIONANO ROBUSTAMENTE IN VIVO, GRAZIE ALLA SUA VERSATILITÀ FUNZIONALE E DESIGNABILITÀ A LIVELLO NUCLEOTIDO. PROVA DI QUESTA IDONEITÀ SONO NUOVI MECCANISMI DI CONTROLLO E CIRCUITI FUNZIONALI CON MOLECOLE QUIMERICAS RNA. IN QUESTO PROGETTO, CI CONCENTREREMO SU RIBORREGULATORS DI INIZIAZIONE DELLA TRADUZIONE, CIOÈ PICCOLE MOLECOLE DI RNA CAPACI DI INTERAGIRE IN MODO MOLTO SPECIFICO CON LA REGIONE 5' NON TRADOTTA DA UN RNA MESSENGER PER REGOLARE L'UNIONE DEI RIBOSOMI. IN PRIMO LUOGO, SVILUPPEREMO UN NUOVO MODELLO TERMODINAMICO DI INTERAZIONI RNA-RNA IN VIVO SEGUENDO UNA DETTAGLIATA DESCRIZIONE ENERGETICA. ADOTTEREMO UNO SCHEMA FUORI EQUILIBRIO E COMBINARE CALCOLI STRUTTURALI CON EQUAZIONI DIFFERENZIALI. QUESTO SARÀ STRUMENTALE PER RICONOSCERE PROCESSI DINAMICI DI PIEGATURA INTERMOLECOLARE CON IMPATTO SULL'ESPRESSIONE. INOLTRE, ANALIZZEREMO IL COMPORTAMENTO STOCASTIC DELLA RIBORREGUATION MONITORANDO L'ESPRESSIONE A LIVELLO DI SINGOLA CELLA. COLLEGHEREMO LE CARATTERISTICHE STRUTTURALI DELL'RNA CON IL GRADO DI VARIABILITÀ TRA LE CELLULE, SVILUPPANDO MODELLI MATEMATICI IN GRADO DI PREVEDERE QUESTI MODELLI. INFINE, STUDIEREMO LA GAMMA DI OPERABILITÀ DI UN CIRCUITO BASATO SU RNA PRECEDENTEMENTE PROGETTATO. USEREMO UN CIRCUITO IN GRADO DI ESEGUIRE OPERAZIONI LOGICHE. PER QUESTO, STUDIEREMO IL COMPORTAMENTO DINAMICO IN DIVERSE CONDIZIONI AMBIENTALI, STUDIEREMO L'IMPATTO SULLA CRESCITA DELL'ESPRESSIONE ETEROLOGA DELL'RNA E ANALIZZEREMO LA STABILITÀ EVOLUTIVA DEL CIRCUITO RENDENDO L'EVOLUZIONE SPERIMENTALE. LA COMPRENSIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO ESTESO DEI SISTEMI SINTETICI GENETICI IN ULTIMA ANALISI FACILITA LO SVILUPPO DI PRINCIPI DI PROGETTAZIONE IN BIOLOGIA. IN BREVE, L'IMPATTO SULLA SCIENZA DI BASE DELL'RNA E DELLA BIOLOGIA SINTETICA, NONCHÉ LE APPLICAZIONI ATTUALI E FUTURE, RENDONO QUESTA RICERCA MULTIDISCIPLINARE TEMPESTIVA E PERTINENTE. (Italian)
16 January 2022
0 references
GENEETILIST MATERJALI SAAB PROGRAMMEERIDA, ET VÄLJENDADA SÜSTEEME, MIS TAJUVAD, PROTSESSI (JÄRGIDES LOOGIKAARVUTUSI) JA REAGEERIVAD (GENEETILISE EKSPRESSIOONI KUJUL) ERINEVATELE MOLEKULAARSETELE SIGNAALIDELE. SÜNTEETILISE BIOLOOGIA EESMÄRK ON LÄHENEDA SELLELE, JÄRGIDES PÕHILISI SÜSTEEMIDE INSENERIPÕHIMÕTTEID, ST MATEMAATILISE MODELLEERIMISE KOMBINATSIOONI ABIL GEENIEKSPRESSIOONIDE DÜNAAMIKAT, EKSPERIMENTE, ET JÄLGIDA KVANTITATIIVSELT SÜSTEEMI OMADUSI, ET ANDA TAGASISIDET DISAINIPROTSESSILE, JA GENEETILISE OSA STANDARDIMIST MODULAARSE KOMPOSEERITAVUSE JAOKS. KINDLASTI PÕHINEB ALGNE VOOLUAHELA PROJEKTEERIMINE EBATÄIELIKEL VÕI LIHTSUSTATUD EESKIRJADE MUDELITEL, MIS ON KEHTESTATUD VARASEMATE MOLEKULAAR- JA SÜSTEEMIBIOLOOGIA ARENGUTE PÕHJAL. KUI SÜNTEETILISED AHELAD ON PROJEKTEERITUD JA ISELOOMUSTATUD OMA PÕHIFUNKTSIOONIDE JÄRGI, ESITAB TA IKKA VEEL MITMEID PÄRINGUID, MIS JÄÄVAD TAVALISELT TÄHELEPANUTA. NÄITEKS, KAS MUDELID, MIDA KASUTATAKSE DISAINI ENNUSTAMISEKS PIISAVALT? KAS KÄITUMINE ON KOOSKÕLAS POPULATSIOONI JA ÜKSIKUTE RAKKUDE TASANDIL?VÕI MILLINE ON SÜNTEETILISE KONSTRUKTSIOONI EVOLUTSIOONILINE STABIILSUS ELUSORGANISMIS? ME USUME, ET NENDE KÜSIMUSTE NÕUETEKOHANE LAHENDAMINE VIIB ÜMBERSÜNTEESINI AHELA FUNKTSIOONI MÕISTMISEL. PIONEER TÖÖ SÜNTEETILINE BIOLOOGIA TUGINES MANIPULEERIMINE KIHT TRANSKRIPTSIOONI MÄÄRUS, MIS VIIB GENEETILISE RAKENDAMISE LOOGIKA VÄRAVAD, LÜLITAB LÜLITID, JA OSTSILLAATORID. VIIMASTEL AASTATEL ON RNAD SIISKI KASUTATUD IDEAALSE SUBSTRAADINA GEENIEKSPRESSIOONI PROGRAMMIDE IN VIVO KÄIVITAMISEKS TÄNU OMA FUNKTSIONAALSELE MITMEKÜLGSUSELE JA MUDELIPÕHISELE DISAINITAVUSELE NUKLEOTIIDTASANDIL. TÕENDID SELLE SOBIVUSE KOHTA ON UUDSED GEENI EKSPRESSIOONI KONTROLLI MEHHANISMID KIMÄÄRSETE RNA MOLEKULIDEGA JA ÜHA KEERUKAMAD FUNKTSIONAALSED AHELAD, MIS ON KONSTRUEERITUD REGULEERITUD RNA-DEGA. SELLES PROJEKTIS KESKENDUME TRANSLATSIOONI ALGATAMISE RIBOREGULAATORITELE, ST VÄIKESTELE RNA MOLEKULIDELE, MIS SUUDAVAD VÄGA SPETSIIFILISELT SUHELDA MESSENGER RNA 5’ TÕLKIMATA PIIRKONNAGA, ET REGULEERIDA RIBOSOOMI SEONDUMIST. ESITEKS ARENDAME IN VIVO VÄLJA UUDSE RNA-RNA-RNA KOOSTOIME TERMODÜNAAMILISE MUDELI, JÄRGIDES VASTAVA ENGERGIAMAASTIKU ÜKSIKASJALIKKU KIRJELDUST. ME VÕTAME VASTU MITTE-TASAKAALU SKEEMI JA ÜHENDAME STRUKTUURSED ARVUTUSED DIFERENTSIAALVÕRRANDITEGA. SEE ON OLULINE, ET ÄRA TUNDA DÜNAAMILISI PROTSESSE INTERMOLEKULAARSE REFOLDING, MIS MÕJUTAB GEENI EKSPRESSIOONI. LISAKS ANALÜÜSIME RIBOREGULATION’I STOHHASTILIST KÄITUMIST, JÄLGIDES GEENIEKSPRESSIOONI ÜHE RAKU ERALDUSVÕIMEGA. ME SEOME RNA STRUKTUURSED OMADUSED RAKUDEVAHELISE VARIEERUVUSE ULATUSEGA, ARENDADES MATEMAATILISI MUDELEID, MIS SUUDAVAD SELLISEID MUSTREID ENNUSTADA. LÕPUKS UURIME VAREM PROJEKTEERITUD RNA-PÕHISE VOOLURINGI TOIMIVUSVAHEMIKKU. ME KASUTAME CIRCUIT VÕIMALIK TEHA LOOGIKA OPERATSIOONE. SELLEKS UURIME DÜNAAMILIST KÄITUMIST ERINEVATES KESKKONNATINGIMUSTES, UURIME HETEROLOOGSE RNA EKSPRESSIOONI MÕJU KASVUKIIRUSELE JA ANALÜÜSIME RINGLUSE EVOLUTSIOONILIST STABIILSUST, VIIES LÄBI EKSPERIMENTAALSE EVOLUTSIOONI PARALLEELSETE JADALAHJENDUSTE KAUDU. TÄIELIK ARUSAAM ARENENUD GEENISÜSTEEMIDE LAIENDATUD DÜNAAMILISEST KÄITUMISEST HÕLBUSTAB LÕPPKOKKUVÕTTES DISAINIPÕHIMÕTETE VÄLJATÖÖTAMIST, ET MUUTA BIOLOOGIA PROGNOOSITAVAMAKS JA KUJUNDATAVAKS. KOKKUVÕTTES MUUDAVAD SELLE MULTIDISTSIPLINAARSE UURIMISE ÕIGEAEGSEKS JA ASJAKOHASEKS MÕJU RNA-TEADUSELE JA SÜNTEETILISELE BIOLOOGIALE NING PRAEGUSTELE JA PERSPEKTIIVILISTELE RAKENDUSTELE. (Estonian)
4 August 2022
0 references
GENETINĖ MEDŽIAGA GALI BŪTI PROGRAMUOJAMA IŠREIKŠTI SISTEMAS, KURIOS JAUČIA, APDOROJA (ATLIEKANT LOGINIUS SKAIČIAVIMUS) IR REAGUOJA Į (GENŲ EKSPRESIJOS FORMA) SKIRTINGUS MOLEKULINIUS SIGNALUS. SINTETINĖS BIOLOGIJOS TIKSLAS – PRIE TO PRIARTĖTI LAIKANTIS PAGRINDINIŲ SISTEMŲ INŽINERIJOS PRINCIPŲ, T. Y. DERINANT MATEMATINĮ MODELIAVIMĄ GENŲ EKSPRESIJOS DINAMIKAI UŽFIKSUOTI, EKSPERIMENTUS, SKIRTUS KIEKYBIŠKAI STEBĖTI SISTEMOS SAVYBES, KAD BŪTŲ GRĮŽTAMA Į PROJEKTAVIMO PROCESĄ, IR GENETINĖS DALIES STANDARTIZAVIMĄ MODULINIAM KOMPONAVIMUI. ŽINOMA, PRADINIS GRANDINĖS DIZAINAS REMIASI NEIŠSAMIAIS ARBA SUPAPRASTINTAIS REGULIAVIMO MODELIAIS, SUKURTAIS DĖL ANKSTESNIŲ MOLEKULINIŲ IR SISTEMŲ BIOLOGIJOS POKYČIŲ. SUPROJEKTAVUS IR APIBŪDINANT SAVO PAGRINDINĘ FUNKCIJĄ, SINTETINĖ GRANDINĖ VIS DAR PATEIKIA KELETĄ UŽKLAUSŲ, PAPRASTAI PAMIRŠTAMŲ. PAVYZDŽIUI, AR MODELIAI NAUDOJAMI PAKANKAMAI PROGNOZUOTI DIZAINĄ?AR ELGESYS YRA NUOSEKLUS GYVENTOJŲ IR PAVIENIŲ LĄSTELIŲ LYGIUOSE?ARBA KOKS YRA SINTETINIO KONSTRUKTO EVOLIUCINIS STABILUMAS GYVAME ORGANIZME? MANOME, KAD TINKAMAS ŠIŲ KLAUSIMŲ SPRENDIMAS LEMS RESINTEZĘ GRANDINĖS FUNKCIJOS SUPRATIMUI. PIONIERIŲ DARBAS SINTETINĖS BIOLOGIJOS SRITYJE RĖMĖSI TRANSKRIPCINIO REGLAMENTO SLUOKSNIO MANIPULIAVIMU, VEDANČIU PRIE LOGINIŲ VARTŲ GENETINIŲ ĮGYVENDINIMO, PERJUNGIMO JUNGIKLIŲ IR GENERATORIŲ. TAČIAU PASTARAISIAIS METAIS RNR BUVO IŠNAUDOTAS KAIP IDEALUS SUBSTRATAS INŽINERINĖMS GENŲ IŠRAIŠKOS PROGRAMOMS, KURIOS TVIRTAI VEIKIA IN VIVO, DĖL SAVO FUNKCINIO UNIVERSALUMO IR MODELIŲ PROJEKTAVIMO NUKLEOTIDŲ LYGIU. ŠIO TINKAMUMO ĮRODYMAS YRA NAUJI GENŲ EKSPRESIJOS KONTROLĖS MECHANIZMAI SU CHIMERINĖMIS RNR MOLEKULĖMIS IR VIS SUDĖTINGESNĖMIS FUNKCINĖMIS GRANDINĖMIS, SUKURTOMIS REGULIUOJAMOMIS RNR. ŠIAME PROJEKTE DAUGIAUSIA DĖMESIO SKIRSIME VERTIMO INICIJAVIMO RIBOREGULATORIAMS, T. Y. MAŽOMS RNR MOLEKULĖMS, GALINČIOMS LABAI SPECIFIŠKAI SĄVEIKAUTI SU „MESSENGER RNR“ 5’ NEIŠVERSTU REGIONU, KAD BŪTŲ GALIMA REGULIUOTI RIBOSOME JUNGIMĄSI. VISŲ PIRMA, PARENGSIME NAUJĄ TERMODINAMINĮ RNR-RNR SĄVEIKOS MODELĮ IN VIVO, IŠSAMIAI APRAŠYDAMI ATITINKAMĄ ENGERGY PEIZAŽĄ. MES PRIIMSIME NE PUSIAUSVYROS SCHEMĄ IR SUJUNGSIME STRUKTŪRINIUS SKAIČIAVIMUS SU DIFERENCINĖMIS LYGTIMIS. TAI PADĖS ATPAŽINTI DINAMINIUS INTERMOLEKULINIO REFOLDING PROCESUS, TURINČIUS ĮTAKOS GENŲ EKSPRESIJAI. BE TO, MES ANALIZUOSIME STOCHASTINĮ RIBOREGULATION ELGESĮ, STEBĖDAMI GENŲ EKSPRESIJĄ VIENOS LĄSTELĖS RAIŠKA. RNR STRUKTŪRINĖS SAVYBĖS BUS SUSIETOS SU LĄSTELIŲ IR LĄSTELIŲ KINTAMUMO MASTU, KURIANT MATEMATINIUS MODELIUS, GALINČIUS NUMATYTI TOKIUS MODELIUS. GALIAUSIAI IŠTIRSIME ANKSČIAU SUKURTOS RNR GRANDINĖS VEIKIMO DIAPAZONĄ. MES NAUDOSIME GRANDINĘ, GALINČIĄ ATLIKTI LOGINES OPERACIJAS. TAM MES TIRSIME DINAMIŠKĄ ELGESĮ SKIRTINGOMIS APLINKOS SĄLYGOMIS, TIRSIME HETEROLOGINĖS RNR RAIŠKOS AUGIMO GREITĮ IR ANALIZUOSIME GRANDINĖS EVOLIUCINĮ STABILUMĄ, ATLIKDAMI EKSPERIMENTINĘ EVOLIUCIJĄ PER LYGIAGREČIUS SERIJINIUS SKIEDIMUS. VISIŠKAS SUPRATIMAS APIE IŠPLĖSTĄ DINAMIŠKĄ INŽINERINIŲ GENETINIŲ SISTEMŲ ELGESĮ GALIAUSIAI PALENGVINA PROJEKTAVIMO PRINCIPŲ KŪRIMĄ, KAD BIOLOGIJA TAPTŲ LABIAU NUSPĖJAMA IR PROJEKTUOJAMA. APIBENDRINANT, DĖL POVEIKIO PAGRINDINIAM RNR MOKSLUI IR SINTETINEI BIOLOGIJAI, TAIP PAT DABARTINIAMS IR PERSPEKTYVIEMS PRITAIKYMAMS, ŠIS DAUGIADALYKIS TYRIMAS TAMPA SAVALAIKIS IR AKTUALUS. (Lithuanian)
4 August 2022
0 references
GENETSKI MATERIJAL MOŽE BITI PROGRAMIRAN ZA IZRAŽAVANJE SUSTAVA KOJI OSJETE, OBRAĐUJU (NAKON LOGIČKIH IZRAČUNA) I REAGIRAJU NA (U OBLIKU EKSPRESIJE GENA) RAZLIČITE MOLEKULARNE SIGNALE. SINTETIČKA BIOLOGIJA IMA ZA CILJ PRISTUPITI TOME SLIJEDEĆI TEMELJNE SISTEMSKE INŽENJERSKE PRINCIPE, TJ. KOMBINACIJOM MATEMATIČKOG MODELIRANJA ZA HVATANJE DINAMIKE EKSPRESIJE GENA, EKSPERIMENTI PRATITI NA KVANTITATIVAN NAČIN ZNAČAJKE SUSTAVA ZA POVRATNE INFORMACIJE PROCES DIZAJNA, I GENETSKI DIO STANDARDIZACIJE ZA MODULARNU KOMPOZIBILNOST. DAKAKO, POČETNI DIZAJN KRUGA OSLANJA SE NA NEPOTPUNE ILI POJEDNOSTAVLJENE MODELE REGULACIJE USPOSTAVLJENE PRETHODNIM RAZVOJEM MOLEKULARNE I SISTEMSKE BIOLOGIJE. JEDNOM DIZAJNIRAN I KARAKTERIZIRAN PO SVOJOJ GLAVNOJ FUNKCIONALNOSTI, SINTETIČKI KRUG I DALJE PREDSTAVLJA VIŠE UPITA, OBIČNO PREVIĐEN. NA PRIMJER, JESU LI MODELI KOJI SE KORISTE ZA VOĐENJE DIZAJNA DOVOLJNO PREDIKTIVNI?JE LI PONAŠANJE DOSLJEDNO NA RAZINI POPULACIJE I POJEDINAČNIH STANICA?ILI KOJA JE EVOLUCIJSKA STABILNOST SINTETIČKE KONSTRUKCIJE U ŽIVOM ORGANIZMU? VJERUJEMO DA ĆE PRAVILNO RJEŠAVANJE OVIH PITANJA DOVESTI DO RESINTEZE U RAZUMIJEVANJU FUNKCIJE KRUGA. PIONIRSKI RAD U SINTETIČKOJ BIOLOGIJI POČIVAO JE NA MANIPULACIJI SLOJEM TRANSKRIPCIJSKE REGULACIJE, ŠTO JE DOVELO DO GENETSKE IMPLEMENTACIJE LOGIČKIH VRATA, PREKIDAČA I OSCILATORA. U POSLJEDNJIH NEKOLIKO GODINA, MEĐUTIM, RNK JE ISKORIŠTEN KAO IDEALAN SUPSTRAT ZA INŽENJERING GENE EKSPRESIJE PROGRAMA KOJI ROBUSNO POKRENUTI IN VIVO, ZAHVALJUJUĆI SVOJOJ FUNKCIONALNOJ SVESTRANOSTI I MODEL-BASED DIZAJN NA RAZINI NUKLEOTIDA. DOKAZ OVE PRIKLADNOSTI SU NOVI MEHANIZMI KONTROLE EKSPRESIJE GENA S KUMERNIM RNK MOLEKULAMA I SVE SLOŽENIJIM FUNKCIONALNIM KRUGOVIMA PROJEKTIRANIM S REGULATORNIM RNK. U OVOM PROJEKTU USREDOTOČIT ĆEMO SE NA RIBOREGULATORE INICIJACIJE PRIJEVODA, ODNOSNO MALE RNA MOLEKULE KOJE MOGU NA VRLO SPECIFIČAN NAČIN KOMUNICIRATI S 5' NEPREVEDENIM PODRUČJEM MESSENGER RNA ZA REGULACIJU RIBOSOMSKOG VEZIVANJA. PRVO ĆEMO RAZVITI NOVI TERMODINAMIČKI MODEL RNA-RNA INTERAKCIJA IN VIVO SLIJEDEĆI DETALJAN OPIS ODGOVARAJUĆEG GNJEVNOG KRAJOLIKA. USVOJIT ĆEMO SHEMU NERAVNOTEŽE I KOMBINIRAT ĆEMO STRUKTURNE IZRAČUNE S DIFERENCIJALNIM JEDNADŽBAMA. TO ĆE BITI KLJUČNO ZA PREPOZNAVANJE DINAMIČKIH PROCESA INTERMOLEKULARNOG OBNAVLJANJA S UTJECAJEM NA EKSPRESIJU GENA. OSIM TOGA, ANALIZIRAT ĆEMO STOHASTIČNO PONAŠANJE RIBOREGULATION-A PRAĆENJEM GENSKE EKSPRESIJE PRI RAZLUČIVOSTI POJEDINAČNIH STANICA. POVEZAT ĆEMO STRUKTURNA OBILJEŽJA RNK S OPSEGOM VARIJABILNOSTI STANICA I STANICA, RAZVIJAJUĆI MATEMATIČKE MODELE KOJI MOGU PREDVIDJETI TAKVE OBRASCE. KONAČNO, PROUČAVAT ĆEMO OPSEG OPERABILNOSTI PRETHODNO PROJEKTIRANOG RNA-BASED KRUGA. UPOTRIJEBIT ĆEMO KRUG KOJI MOŽE IZVODITI LOGIČKE OPERACIJE. ZA TO ĆEMO PROUČITI DINAMIČKO PONAŠANJE U RAZLIČITIM UVJETIMA OKOLINE, PROUČITI UTJECAJ NA BRZINU RASTA HETEROLOGNOG RNK EKSPRESIJE I ANALIZIRATI EVOLUCIJSKU STABILNOST KRUGA IZVOĐENJEM EKSPERIMENTALNE EVOLUCIJE KROZ PARALELNA SERIJSKA RAZRJEĐENJA. POTPUNO RAZUMIJEVANJE PROŠIRENOG DINAMIČKOG PONAŠANJA PROJEKTIRANIH GENETSKIH SUSTAVA U KONAČNICI OLAKŠAVA RAZVOJ NAČELA DIZAJNA KAKO BI BIOLOGIJA BILA PREDVIDLJIVIJA I DIZAJNERSKA. UKRATKO, UČINAK NA OSNOVNU ZNANOST O RNK I SINTETSKU BIOLOGIJU, KAO I TRENUTAČNE I PERSPEKTIVNE PRIMJENE, ČINE OVO MULTIDISCIPLINARNO ISTRAŽIVANJE PRAVODOBNIM I RELEVANTNIM. (Croatian)
4 August 2022
0 references
ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΌ ΥΛΙΚΌ ΜΠΟΡΕΊ ΝΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΕΊ ΓΙΑ ΝΑ ΕΚΦΡΆΣΕΙ ΣΥΣΤΉΜΑΤΑ ΠΟΥ ΑΙΣΘΆΝΘΗΚΑΝ, ΕΠΕΞΕΡΓΆΖΟΝΤΑΙ (ΑΚΟΛΟΥΘΏΝΤΑΣ ΛΟΓΙΚΟΎΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΎΣ) ΚΑΙ ΑΝΤΑΠΟΚΡΊΝΟΝΤΑΙ (ΜΕ ΤΗ ΜΟΡΦΉ ΓΟΝΙΔΙΑΚΉΣ ΈΚΦΡΑΣΗΣ) ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΆ ΜΟΡΙΑΚΆ ΣΉΜΑΤΑ. Η ΣΥΝΘΕΤΙΚΉ ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΈΧΕΙ ΩΣ ΣΤΌΧΟ ΝΑ ΠΡΟΣΕΓΓΊΣΕΙ ΑΥΤΌ ΑΚΟΛΟΥΘΏΝΤΑΣ ΘΕΜΕΛΙΏΔΕΙΣ ΑΡΧΈΣ ΜΗΧΑΝΙΚΉΣ ΣΥΣΤΗΜΆΤΩΝ, ΔΗΛΑΔΉ, ΜΈΣΩ ΤΟΥ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΎ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΏΝ ΜΟΝΤΈΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΣΎΛΛΗΨΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΉΣ ΤΗΣ ΈΚΦΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙΔΊΩΝ, ΠΕΙΡΆΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΟΣΟΤΙΚΉ ΠΑΡΑΚΟΛΟΎΘΗΣΗ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΏΝ ΤΟΥ ΣΥΣΤΉΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΆΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΊΑΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΎ, ΚΑΙ ΤΗΝ ΤΥΠΟΠΟΊΗΣΗ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΎ ΜΈΡΟΥΣ ΓΙΑ ΑΡΘΡΩΤΉ ΣΎΝΘΕΣΗ. ΑΣΦΑΛΏΣ, Ο ΣΧΕΔΙΑΣΜΌΣ ΤΟΥ ΑΡΧΙΚΟΎ ΚΥΚΛΏΜΑΤΟΣ ΒΑΣΊΖΕΤΑΙ ΣΕ ΑΤΕΛΉ Ή ΑΠΛΟΥΣΤΕΥΤΙΚΆ ΜΟΝΤΈΛΑ ΡΎΘΜΙΣΗΣ ΠΟΥ ΘΕΣΠΊΣΤΗΚΑΝ ΑΠΌ ΠΡΟΗΓΟΎΜΕΝΕΣ ΕΞΕΛΊΞΕΙΣ ΣΤΗ ΜΟΡΙΑΚΉ ΚΑΙ ΤΗ ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΆΤΩΝ. ΜΌΛΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΤΕΊ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΕΊ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΎΡΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΌΤΗΤΑ ΤΟΥ, ΈΝΑ ΣΥΝΘΕΤΙΚΌ ΚΎΚΛΩΜΑ ΕΞΑΚΟΛΟΥΘΕΊ ΝΑ ΠΑΡΟΥΣΙΆΖΕΙ ΠΟΛΛΑΠΛΆ ΕΡΩΤΉΜΑΤΑ, ΣΥΝΉΘΩΣ ΠΑΡΑΒΛΈΠΕΤΑΙ. ΓΙΑ ΠΑΡΆΔΕΙΓΜΑ, ΤΑ ΜΟΝΤΈΛΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΎΝΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΚΑΘΟΔΗΓΉΣΟΥΝ ΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΌ ΑΡΚΕΤΆ ΠΡΟΓΝΩΣΤΙΚΉ; ΕΊΝΑΙ Η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΆ ΣΥΝΕΠΉΣ ΣΤΟ ΕΠΊΠΕΔΟ ΤΟΥ ΠΛΗΘΥΣΜΟΎ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΟΝΏΝ ΚΥΤΤΆΡΩΝ;Ή ΠΟΙΑ ΕΊΝΑΙ Η ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΉ ΣΤΑΘΕΡΌΤΗΤΑ ΕΝΌΣ ΣΥΝΘΕΤΙΚΟΎ ΟΙΚΟΔΟΜΉΜΑΤΟΣ ΣΕ ΈΝΑΝ ΖΩΝΤΑΝΌ ΟΡΓΑΝΙΣΜΌ; ΠΙΣΤΕΎΟΥΜΕ ΌΤΙ Η ΣΩΣΤΉ ΕΠΊΛΥΣΗ ΑΥΤΏΝ ΤΩΝ ΖΗΤΗΜΆΤΩΝ ΘΑ ΟΔΗΓΉΣΕΙ ΣΕ ΜΙΑ ΑΝΑΣΎΝΘΕΣΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΌΗΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΊΑΣ ΤΟΥ ΚΥΚΛΏΜΑΤΟΣ. Η ΠΡΩΤΟΠΟΡΙΑΚΉ ΕΡΓΑΣΊΑ ΣΤΗ ΣΥΝΘΕΤΙΚΉ ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΒΑΣΊΣΤΗΚΕ ΣΤΗ ΧΕΙΡΑΓΏΓΗΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΈΔΟΥ ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΎ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΎ, ΟΔΗΓΏΝΤΑΣ ΣΕ ΓΕΝΕΤΙΚΈΣ ΕΦΑΡΜΟΓΈΣ ΛΟΓΙΚΏΝ ΠΥΛΏΝ, ΕΝΑΛΛΑΓΉ ΔΙΑΚΟΠΤΏΝ ΚΑΙ ΤΑΛΑΝΤΩΤΏΝ. ΤΑ ΤΕΛΕΥΤΑΊΑ ΧΡΌΝΙΑ, ΩΣΤΌΣΟ, ΤΟ RNA ΈΧΕΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΘΕΊ ΩΣ ΈΝΑ ΙΔΑΝΙΚΌ ΥΠΌΣΤΡΩΜΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΉ ΠΡΟΓΡΑΜΜΆΤΩΝ ΈΚΦΡΑΣΗΣ ΓΟΝΙΔΊΩΝ ΠΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΎΝ ΔΥΝΑΜΙΚΆ IN VIVO, ΧΆΡΗ ΣΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΉ ΕΥΕΛΙΞΊΑ ΤΟΥ ΚΑΙ ΤΗ ΔΥΝΑΤΌΤΗΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΎ ΒΆΣΕΙ ΜΟΝΤΈΛΟΥ ΣΕ ΕΠΊΠΕΔΟ ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΊΩΝ. ΑΠΌΔΕΙΞΗ ΑΥΤΉΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΌΤΗΤΑΣ ΕΊΝΑΙ ΝΈΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΊ ΕΛΈΓΧΟΥ ΓΟΝΙΔΙΑΚΉΣ ΈΚΦΡΑΣΗΣ ΜΕ ΧΙΜΙΚΆ ΜΌΡΙΑ RNA ΚΑΙ ΌΛΟ ΚΑΙ ΠΙΟ ΠΟΛΎΠΛΟΚΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΆ ΚΥΚΛΏΜΑΤΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΈΝΑ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΆ RNA. ΣΕ ΑΥΤΌ ΤΟ ΈΡΓΟ, ΘΑ ΕΠΙΚΕΝΤΡΩΘΟΎΜΕ ΣΕ ΡΙΒΟΡΡΥΘΜΙΣΤΈΣ ΤΗΣ ΈΝΑΡΞΗΣ ΤΗΣ ΜΕΤΆΦΡΑΣΗΣ, ΔΗΛΑΔΉ, ΜΙΚΡΆ ΜΌΡΙΑ RNA ΙΚΑΝΆ ΝΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΟΎΝ ΜΕ ΈΝΑΝ ΠΟΛΎ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΈΝΟ ΤΡΌΠΟ ΜΕ ΤΗΝ 5’ ΜΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΜΈΝΗ ΠΕΡΙΟΧΉ ΕΝΌΣ MESSENGER RNA ΓΙΑ ΤΗ ΡΎΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΔΈΣΜΕΥΣΗΣ ΡΙΒΟΣΩΜΆΤΩΝ. ΣΤΗΝ ΠΡΏΤΗ ΘΈΣΗ, ΘΑ ΑΝΑΠΤΎΞΟΥΜΕ ΈΝΑ ΝΈΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΌ ΜΟΝΤΈΛΟ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΆΣΕΩΝ RNA-RNA IN VIVO ΑΚΟΛΟΥΘΏΝΤΑΣ ΜΙΑ ΛΕΠΤΟΜΕΡΉ ΠΕΡΙΓΡΑΦΉ ΤΟΥ ΑΝΤΊΣΤΟΙΧΟΥ ΤΟΠΊΟΥ ΤΗΣ ΕΝΈΡΓΕΙΑΣ. ΘΑ ΥΙΟΘΕΤΉΣΟΥΜΕ ΈΝΑ ΣΎΣΤΗΜΑ ΜΗ ΙΣΟΡΡΟΠΊΑΣ ΚΑΙ ΘΑ ΣΥΝΔΥΆΣΟΥΜΕ ΔΙΑΡΘΡΩΤΙΚΟΎΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΎΣ ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΈΣ ΕΞΙΣΏΣΕΙΣ. ΑΥΤΌ ΘΑ ΕΊΝΑΙ ΚΑΘΟΡΙΣΤΙΚΉΣ ΣΗΜΑΣΊΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΓΝΏΡΙΣΗ ΔΥΝΑΜΙΚΏΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΏΝ ΤΗΣ ΑΔΡΑΝΟΎΣ ΑΝΑΔΊΠΛΩΣΗΣ ΜΕ ΑΝΤΊΚΤΥΠΟ ΣΤΗΝ ΈΚΦΡΑΣΗ ΤΩΝ ΓΟΝΙΔΊΩΝ. ΕΠΙΠΛΈΟΝ, ΘΑ ΑΝΑΛΎΣΟΥΜΕ ΤΗ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΉ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΆ ΤΗΣ RIBOREGULATION ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΏΝΤΑΣ ΤΗΝ ΈΚΦΡΑΣΗ ΓΟΝΙΔΊΩΝ ΣΕ ΑΝΆΛΥΣΗ ΕΝΌΣ ΚΥΤΤΆΡΟΥ. ΘΑ ΣΥΝΔΈΣΟΥΜΕ ΤΑ ΔΟΜΙΚΆ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΆ ΤΟΥ RNA ΜΕ ΤΗΝ ΈΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΌΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΆΡΩΝ ΣΕ ΚΎΤΤΑΡΑ, ΑΝΑΠΤΎΣΣΟΝΤΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΆ ΜΟΝΤΈΛΑ ΙΚΑΝΆ ΝΑ ΠΡΟΒΛΈΨΟΥΝ ΤΈΤΟΙΑ ΠΡΌΤΥΠΑ. ΤΈΛΟΣ, ΘΑ ΜΕΛΕΤΉΣΟΥΜΕ ΤΟ ΕΎΡΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΌΤΗΤΑΣ ΕΝΌΣ ΠΡΟΗΓΟΥΜΈΝΩΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΈΝΟΥ ΚΥΚΛΏΜΑΤΟΣ RNA. ΘΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΉΣΟΥΜΕ ΈΝΑ ΚΎΚΛΩΜΑ ΙΚΑΝΌ ΝΑ ΕΚΤΕΛΈΣΕΙ ΛΟΓΙΚΈΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΊΕΣ. ΓΙ’ ΑΥΤΌ, ΘΑ ΜΕΛΕΤΉΣΟΥΜΕ ΤΗ ΔΥΝΑΜΙΚΉ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΆ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΈΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΈΣ ΣΥΝΘΉΚΕΣ, ΘΑ ΜΕΛΕΤΉΣΟΥΜΕ ΤΟΝ ΑΝΤΊΚΤΥΠΟ ΣΤΟΝ ΡΥΘΜΌ ΑΝΆΠΤΥΞΗΣ ΤΗΣ ΕΤΕΡΟΛΟΓΙΚΉΣ ΈΚΦΡΑΣΗΣ RNA ΚΑΙ ΘΑ ΑΝΑΛΎΣΟΥΜΕ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΉ ΣΤΑΘΕΡΌΤΗΤΑ ΤΟΥ ΚΥΚΛΏΜΑΤΟΣ ΕΚΤΕΛΏΝΤΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΉ ΕΞΈΛΙΞΗ ΜΈΣΩ ΠΑΡΆΛΛΗΛΩΝ ΣΕΙΡΙΑΚΏΝ ΑΡΑΙΏΣΕΩΝ. Η ΠΛΉΡΗΣ ΚΑΤΑΝΌΗΣΗ ΤΗΣ ΕΚΤΕΤΑΜΈΝΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΉΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΆΣ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΏΝ ΓΕΝΕΤΙΚΏΝ ΣΥΣΤΗΜΆΤΩΝ ΔΙΕΥΚΟΛΎΝΕΙ ΤΕΛΙΚΆ ΤΗΝ ΑΝΆΠΤΥΞΗ ΑΡΧΏΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΎ ΓΙΑ ΝΑ ΚΑΤΑΣΤΕΊ Η ΒΙΟΛΟΓΊΑ ΠΙΟ ΠΡΟΒΛΈΨΙΜΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΆΣΙΜΗ. ΕΝ ΟΛΊΓΟΙΣ, Ο ΑΝΤΊΚΤΥΠΟΣ ΣΤΗ ΒΑΣΙΚΉ ΕΠΙΣΤΉΜΗ RNA ΚΑΙ ΤΗ ΣΥΝΘΕΤΙΚΉ ΒΙΟΛΟΓΊΑ, ΚΑΘΏΣ ΚΑΙ ΟΙ ΤΡΈΧΟΥΣΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΈΣ ΕΦΑΡΜΟΓΈΣ, ΚΑΘΙΣΤΟΎΝ ΤΗΝ ΕΝ ΛΌΓΩ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΉ ΈΡΕΥΝΑ ΕΠΊΚΑΙΡΗ ΚΑΙ ΣΥΝΑΦΉ. (Greek)
4 August 2022
0 references
GENETICKÝ MATERIÁL MÔŽE BYŤ NAPROGRAMOVANÝ TAK, ABY VYJADRIL SYSTÉMY, KTORÉ VNÍMAJÚ, SPRACOVÁVAJÚ (PO LOGICKÝCH VÝPOČTOCH) A REAGUJÚ NA (VO FORME GÉNOVEJ EXPRESIE) RÔZNE MOLEKULÁRNE SIGNÁLY. SYNTETICKÁ BIOLÓGIA SA ZAMERIAVA NA TO, ABY SA K TOMU PRIBLÍŽILA DODRŽIAVANÍM ZÁKLADNÝCH SYSTÉMOVÝCH INŽINIERSKYCH ZÁSAD, T. J. KOMBINÁCIOU MATEMATICKÉHO MODELOVANIA NA ZACHYTÁVANIE DYNAMIKY GÉNOVEJ EXPRESIE, POKUSMI NA KVANTITATÍVNE MONITOROVANIE VLASTNOSTÍ SYSTÉMU NA SPÄTNÚ VÄZBU PROCESU NAVRHOVANIA A ŠTANDARDIZÁCIOU GENETICKEJ ČASTI PRE MODULÁRNU KOMPOŠOVATEĽNOSŤ. ISTE, POČIATOČNÁ KONŠTRUKCIA OBVODU SA SPOLIEHA NA NEÚPLNÉ ALEBO ZJEDNODUŠUJÚCE MODELY REGULÁCIE ZAVEDENÉ PREDCHÁDZAJÚCIM VÝVOJOM MOLEKULÁRNEJ A SYSTÉMOVEJ BIOLÓGIE. AKONÁHLE NAVRHNUTÝ A CHARAKTERIZOVANÝ PRE SVOJE HLAVNÉ FUNKCIE, SYNTETICKÝ OBVOD STÁLE PREDSTAVUJE VIAC OTÁZOK, ZVYČAJNE PREHLIADANÉ. NAPRÍKLAD, SÚ MODELY POUŽÍVANÉ NA VEDENIE DIZAJNU DOSTATOČNE PREDIKTÍVNE?JE SPRÁVANIE KONZISTENTNÉ NA ÚROVNI POPULÁCIE A JEDNOTLIVÝCH BUNIEK?ALEBO AKÁ JE EVOLUČNÁ STABILITA SYNTETICKÉHO KONŠTRUKTU V ŽIVOM ORGANIZME? VERÍME, ŽE SPRÁVNE RIEŠENIE TÝCHTO OTÁZOK POVEDIE K RESYNTÉZE V CHÁPANÍ FUNKCIE OBVODU. PRIEKOPNÍCKE PRÁCE V SYNTETICKEJ BIOLÓGII SPOČÍVALI NA MANIPULÁCII VRSTVY TRANSKRIPČNEJ REGULÁCIE, ČO VIEDLO KU GENETICKÝM IMPLEMENTÁCIÁM LOGICKÝCH BRÁN, PREPÍNAČOV A OSCILÁTOROV. V POSLEDNÝCH ROKOCH SA VŠAK RNA VYUŽÍVA AKO IDEÁLNY SUBSTRÁT PRE INŽINIERSKE PROGRAMY GÉNOVEJ EXPRESIE, KTORÉ ROBUSTNE BEŽIA IN VIVO, VĎAKA SVOJEJ FUNKČNEJ VŠESTRANNOSTI A MODELOVEJ PROJEKTOVATEĽNOSTI NA ÚROVNI NUKLEOTIDOV. DÔKAZOM TEJTO VHODNOSTI SÚ NOVÉ MECHANIZMY KONTROLY GÉNOVEJ EXPRESIE S CHIMERICKÝMI MOLEKULAMI RNA A ČORAZ ZLOŽITEJŠIE FUNKČNÉ OBVODY NAVRHNUTÉ S REGULAČNÝMI RNA. V TOMTO PROJEKTE SA ZAMERIAME NA RIBOREGULÁTORY PREKLADOVEJ INICIÁCIE, T. J. MALÉ MOLEKULY RNA SCHOPNÉ KOMUNIKOVAŤ VEĽMI ŠPECIFICKÝM SPÔSOBOM S NEPRELOŽENÝM REGIÓNOM MESSENGER RNA NA REGULÁCIU RIBOZÓMOVEJ VÄZBY. V PRVOM RADE VYVINIEME NOVÝ TERMODYNAMICKÝ MODEL INTERAKCIÍ RNA-RNA IN VIVO PODĽA PODROBNÉHO OPISU PRÍSLUŠNEJ ENGERGIE KRAJINY. PRIJMEME NEROVNOVÁŽNU SCHÉMU A SKOMBINUJEME ŠTRUKTURÁLNE VÝPOČTY S DIFERENCIÁLNYMI ROVNICAMI. TO BUDE NÁPOMOCNÉ NA ROZPOZNANIE DYNAMICKÝCH PROCESOV INTERMOLEKULÁRNEHO PRETVÁRANIA S VPLYVOM NA GÉNOVÚ EXPRESIU. OKREM TOHO BUDEME ANALYZOVAŤ STOCHASTICKÉ SPRÁVANIE RIBOREGULÁCIE MONITOROVANÍM EXPRESIE GÉNU V JEDNOBUNKOVOM ROZLÍŠENÍ. BUDEME SPÁJAŤ RNA ŠTRUKTURÁLNE VLASTNOSTI S ROZSAHOM VARIABILITA BUNIEK, VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELOV SCHOPNÝCH PREDPOVEDAŤ TAKÉTO VZORY. NAKONIEC, BUDEME ŠTUDOVAŤ ROZSAH PREVÁDZKY PREDTÝM INŽINIERSTVA RNA OBVODU. POUŽIJEME OBVOD SCHOPNÝ VYKONÁVAŤ LOGICKÉ OPERÁCIE. ZA TO BUDEME ŠTUDOVAŤ DYNAMICKÉ SPRÁVANIE V RÔZNYCH PODMIENKACH PROSTREDIA, ŠTUDOVAŤ VPLYV NA RÝCHLOSŤ RASTU HETEROLÓGNEJ RNA EXPRESIE A ANALYZOVAŤ EVOLUČNÚ STABILITU OBVODU VYKONANÍM EXPERIMENTÁLNEJ EVOLÚCIE PROSTREDNÍCTVOM PARALELNÝCH SÉRIOVÝCH RIEDENÍ. ÚPLNÉ POCHOPENIE ROZŠÍRENÉHO DYNAMICKÉHO SPRÁVANIA INŽINIERSTVA GENETICKÝCH SYSTÉMOV V KONEČNOM DÔSLEDKU UĽAHČUJE VÝVOJ PRINCÍPOV NÁVRHU, ABY SA BIOLÓGIA STALA PREDVÍDATEĽNEJŠOU A PROJEKTOVATEĽNEJŠOU. STRUČNE POVEDANÉ, VPLYV NA ZÁKLADNÚ VEDU RNA A SYNTETICKÚ BIOLÓGIU, AKO AJ SÚČASNÉ A PERSPEKTÍVNE APLIKÁCIE, ROBIA TOTO MULTIDISCIPLINÁRNE VYŠETROVANIE VČASNÝM A RELEVANTNÝM. (Slovak)
4 August 2022
0 references
GENEETTISTÄ MATERIAALIA VOIDAAN OHJELMOIDA ILMAISEMAAN JÄRJESTELMIÄ, JOTKA AISTIVAT, KÄSITTELEVÄT (LOGIIKKALASKELMIEN JÄLKEEN) JA REAGOIVAT (GEENIN ILMENTYMÄN MUODOSSA) ERILAISIIN MOLEKYYLISIGNAALEIHIN. SYNTEETTISEN BIOLOGIAN TAVOITTEENA ON LÄHESTYÄ TÄTÄ SEURAAMALLA SYSTEEMITEKNIIKAN PERUSPERIAATTEITA, TOISIN SANOEN YHDISTÄMÄLLÄ MATEMAATTISTA MALLINTAMISTA GEENIEN ILMENTYMISDYNAMIIKAN KAAPPAAMISEKSI, KOKEITA, JOILLA SEURATAAN KVANTITATIIVISESTI JÄRJESTELMÄN OMINAISUUKSIA, JOTTA NE VOIVAT ANTAA PALAUTETTA SUUNNITTELUPROSESSISTA, JA GENEETTISTÄ STANDARDOINTIA MODULAARISEEN KOMPOSTOITUMISEEN. TIETENKIN ALKUPERÄINEN PIIRIN SUUNNITTELU PERUSTUU EPÄTÄYDELLISIIN TAI YKSINKERTAISIIN ASETUKSEN MALLEIHIN, JOTKA ON VAHVISTETTU AIEMMASSA MOLEKYYLI- JA SYSTEEMIBIOLOGIAN KEHITYKSESSÄ. KUN SUUNNITELTU JA OMINAISTA SEN TÄRKEIN TOIMINNALLISUUS, SYNTEETTINEN PIIRI VIELÄ ESITTÄÄ USEITA KYSELYJÄ, YLEENSÄ UNOHDETAAN. ESIMERKIKSI, ONKO MALLEJA KÄYTETÄÄN OHJAAMAAN SUUNNITTELU ENNUSTAA TARPEEKSI?ON KÄYTTÄYTYMINEN JOHDONMUKAISTA POPULAATIOSSA JA YHDEN SOLUN TASOILLA?TAI MIKÄ ON EVOLUTIONAARINEN VAKAUS SYNTEETTISEN RAKENTEEN ELÄVÄN ORGANISMIN? USKOMME, ETTÄ NÄIDEN KYSYMYSTEN ASIANMUKAINEN RATKAISEMINEN JOHTAA RESYNTEESIIN PIIRITOIMINNON YMMÄRTÄMISESSÄ. PIONEERITYÖ SYNTEETTISESSÄ BIOLOGIASSA PERUSTUI TRANSKRIPTIOASETUKSEN KERROKSEN MANIPULOINTIIN, MIKÄ JOHTI LOGIIKKAPORTTIEN, VAIHTOKYTKIMIEN JA OSKILLAATTOREIDEN GENEETTISIIN TOTEUTUKSIIN. VIIME VUOSINA RNA:TA ON KUITENKIN HYÖDYNNETTY IHANTEELLISENA SUBSTRAATTINA IN VIVO -GENERAATIO-OHJELMIEN IN VIVO-INJEKTIOTA VARTEN SEN TOIMINNALLISEN MONIPUOLISUUDEN JA MALLIPOHJAISEN SUUNNITTELUN ANSIOSTA NUKLEOTIDITASOLLA. TODISTE TÄSTÄ SOVELTUVUUDESTA OVAT UUSIA MEKANISMEJA GEENIEN ILMENTYMÄN HALLINTAAN KIMEERISILLÄ RNA-MOLEKYYLILLÄ JA YHÄ MONIMUTKAISEMMILLA TOIMINNALLISILLA PIIREILLÄ, JOTKA ON SUUNNITELTU SÄÄNTELYYN PERUSTUVILLA RNA-YHDISTEILLÄ. TÄSSÄ HANKKEESSA KESKITYMME RIBOREGULATORS KÄÄNNÖKSEN KÄYNNISTÄMINEN, ELI PIENET RNA MOLEKYYLIT VOIVAT OLLA VUOROVAIKUTUKSESSA HYVIN ERITYISELLÄ TAVALLA 5’ KÄÄNTÄMÄTÖN ALUE MESSENGER RNA SÄÄNNELLÄ RIBOSOME SITOVA. ENSINNÄKIN KEHITÄMME UUDENLAISEN TERMODYNAAMISEN MALLIN RNA-RNA:N VUOROVAIKUTUKSESTA IN VIVO SEURAAMALLA YKSITYISKOHTAISTA KUVAUSTA VASTAAVASTA ENGERGY-MAISEMASTA. HYVÄKSYMME TASAPAINOISTA JÄRJESTELMÄÄ JA YHDISTÄMME RAKENTEELLISET LASKELMAT DIFFERENTIAL EQUATIONS. TÄMÄ ON OLENNAISEN TÄRKEÄÄ TUNNISTAA DYNAAMISIA PROSESSEJA TERMOLECULAR REFOLDING VAIKUTTAA GEENIN ILMENTYMISEEN. LISÄKSI ANALYSOIMME RIBOREGULATIONIN STOKASTISTA KÄYTTÄYTYMISTÄ SEURAAMALLA GEENIEN ILMENTYMISTÄ YHDEN SOLUN RESOLUUTIOLLA. YHDISTÄMME RNA: N RAKENTEELLISET OMINAISUUDET SOLUN JA SOLUJEN VÄLISEN VAIHTELUN LAAJUUTEEN, KEHITTÄMÄLLÄ MATEMAATTISIA MALLEJA, JOTKA PYSTYVÄT ENNUSTAMAAN TÄLLAISIA KUVIOITA. LOPUKSI TUTKIMME AIEMMIN SUUNNITELLUN RNA-POHJAISEN PIIRIN TOIMINTAKYKYÄ. KÄYTÄMME PIIRIÄ, JOKA PYSTYY SUORITTAMAAN LOGIIKKATOIMINTOJA. SITÄ VARTEN TUTKIMME DYNAAMISTA KÄYTTÄYTYMISTÄ ERILAISISSA YMPÄRISTÖOLOSUHTEISSA, TUTKIMME HETEROLOGISEN RNA-ILMAISUN VAIKUTUSTA KASVUNOPEUTEEN JA ANALYSOIMME PIIRIN EVOLUUTIOTA SUORITTAMALLA KOKEELLISTA EVOLUUTIOTA RINNAKKAISTEN SARJALAIMENNUSTEN AVULLA. SUUNNITELTUJEN GENEETTISTEN JÄRJESTELMIEN LAAJENNETUN DYNAAMISEN KÄYTTÄYTYMISEN TÄYDELLINEN YMMÄRTÄMINEN HELPOTTAA VIIME KÄDESSÄ SUUNNITTELUPERIAATTEIDEN KEHITTÄMISTÄ, JOTTA BIOLOGIA OLISI ENNUSTETTAVISSA JA SUUNNITELTUA. YHTEENVETONA VOIDAAN TODETA, ETTÄ VAIKUTUKSET RNA:N PERUSTUTKIMUKSEEN JA SYNTEETTISEEN BIOLOGIAAN SEKÄ NYKYISIIN JA PERSPEKTIIVISOVELLUKSIIN TEKEVÄT TÄSTÄ MONIALAISESTA TUTKIMUKSESTA OIKEA-AIKAISTA JA MERKITYKSELLISTÄ. (Finnish)
4 August 2022
0 references
MATERIAŁ GENETYCZNY MOŻE BYĆ ZAPROGRAMOWANY DO WYRAŻANIA SYSTEMÓW, KTÓRE WYCZUWAJĄ, PRZETWARZAJĄ (ZGODNIE Z OBLICZENIAMI LOGICZNYMI) I REAGUJĄ NA (W FORMIE EKSPRESJI GENOWEJ) RÓŻNE SYGNAŁY MOLEKULARNE. BIOLOGIA SYNTETYCZNA MA NA CELU ZBLIŻENIE SIĘ DO TEGO POPRZEZ PRZESTRZEGANIE PODSTAWOWYCH ZASAD INŻYNIERII SYSTEMÓW, TJ. POPRZEZ POŁĄCZENIE MODELOWANIA MATEMATYCZNEGO W CELU UCHWYCENIA DYNAMIKI EKSPRESJI GENÓW, EKSPERYMENTY MAJĄCE NA CELU ILOŚCIOWE MONITOROWANIE CECH SYSTEMU W CELU SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO PROCESU PROJEKTOWANIA ORAZ STANDARYZACJĘ CZĘŚCI GENETYCZNEJ W CELU KOMPONOWANIA MODUŁOWEGO. OCZYWIŚCIE, POCZĄTKOWY PROJEKT OBWODU OPIERA SIĘ NA NIEKOMPLETNYCH LUB UPROSZCZONYCH MODELACH REGULACJI USTANOWIONYCH NA PODSTAWIE POPRZEDNICH OSIĄGNIĘĆ W DZIEDZINIE BIOLOGII MOLEKULARNEJ I SYSTEMÓW. PO ZAPROJEKTOWANIU I SCHARAKTERYZOWANIU JEGO GŁÓWNEJ FUNKCJONALNOŚCI, UKŁAD SYNTETYCZNY NADAL ZAWIERA WIELE ZAPYTAŃ, ZWYKLE POMIJANYCH. NA PRZYKŁAD, CZY MODELE SĄ UŻYWANE DO KIEROWANIA PROJEKTEM PRZEWIDYWAŃ WYSTARCZAJĄCO?CZY ZACHOWANIE JEST SPÓJNE NA POZIOMIE POPULACJI I POJEDYNCZYCH KOMÓREK?CZY JAKA JEST EWOLUCYJNA STABILNOŚĆ SYNTETYCZNEJ KONSTRUKCJI W ŻYWYM ORGANIZMIE? UWAŻAMY, ŻE WŁAŚCIWE ROZWIĄZANIE TYCH KWESTII DOPROWADZI DO PONOWNEJ SYNTEZY W ZROZUMIENIU FUNKCJI OBWODU. PIONIERSKA PRACA W BIOLOGII SYNTETYCZNEJ OPIERAŁA SIĘ NA MANIPULOWANIU WARSTWĄ ROZPORZĄDZENIA TRANSKRYPCYJNEGO, PROWADZĄC DO IMPLEMENTACJI GENETYCZNYCH BRAM LOGICZNYCH, PRZEŁĄCZNIKÓW I OSCYLATORÓW. W OSTATNICH LATACH RNA BYŁ JEDNAK WYKORZYSTYWANY JAKO IDEALNE PODŁOŻE DO TWORZENIA PROGRAMÓW EKSPRESJI GENÓW, KTÓRE SOLIDNIE DZIAŁAJĄ IN VIVO, DZIĘKI SWOJEJ WSZECHSTRONNOŚCI FUNKCJONALNEJ I PROJEKTOWALNOŚCI OPARTEJ NA MODELACH NA POZIOMIE NUKLEOTYDÓW. DOWODEM NA TĘ PRZYDATNOŚĆ SĄ NOWATORSKIE MECHANIZMY KONTROLI EKSPRESJI GENU Z CHIMEROWYMI CZĄSTECZKAMI RNA I CORAZ BARDZIEJ ZŁOŻONE OBWODY FUNKCJONALNE ZAPROJEKTOWANE Z REGULACYJNYMI RNA. W TYM PROJEKCIE SKUPIMY SIĘ NA RYBOREGULATORACH INICJACJI TŁUMACZENIA, CZYLI MAŁYCH CZĄSTECZKACH RNA ZDOLNYCH DO INTERAKCJI W BARDZO SPECYFICZNY SPOSÓB Z 5' NIEPRZETŁUMACZONYM REGIONEM RNA MESSENGERA, ABY REGULOWAĆ WIĄZANIE RYBOSOMÓW. NA PIERWSZYM MIEJSCU OPRACUJEMY NOWATORSKI TERMODYNAMICZNY MODEL INTERAKCJI RNA-RNA IN VIVO POPRZEZ SZCZEGÓŁOWY OPIS ODPOWIEDNIEGO ENGERGICZNEGO KRAJOBRAZU. PRZYJMIEMY SCHEMAT NIERÓWNOWAGI I POŁĄCZYMY OBLICZENIA STRUKTURALNE Z RÓWNANIAMI RÓŻNICZKOWYMI. BĘDZIE TO MIAŁO ZASADNICZE ZNACZENIE DLA ROZPOZNAWANIA DYNAMICZNYCH PROCESÓW POWTARZANIA SIĘ WEWNĄTRZCZĄSTECZKOWEGO Z WPŁYWEM NA EKSPRESJĘ GENU. PONADTO PRZEANALIZUJEMY STOCHASTYCZNE ZACHOWANIE RIBOREGULATION POPRZEZ MONITOROWANIE EKSPRESJI GENÓW W ROZDZIELCZOŚCI POJEDYNCZEJ KOMÓRKI. POŁĄCZYMY CECHY STRUKTURALNE RNA Z ZAKRESEM ZMIENNOŚCI KOMÓREK DO KOMÓREK, OPRACOWUJĄC MODELE MATEMATYCZNE ZDOLNE DO PRZEWIDYWANIA TAKICH WZORCÓW. NA KONIEC ZBADAMY ZAKRES FUNKCJONALNOŚCI WCZEŚNIEJ ZAPROJEKTOWANEGO OBWODU OPARTEGO NA RNA. UŻYJEMY OBWODU ZDOLNEGO DO WYKONYWANIA OPERACJI LOGICZNYCH. W TYM CELU ZBADAMY DYNAMICZNE ZACHOWANIE W RÓŻNYCH WARUNKACH ŚRODOWISKOWYCH, ZBADAMY WPŁYW NA SZYBKOŚĆ WZROSTU HETEROLOGICZNEGO EKSPRESJI RNA I PRZEANALIZUJEMY EWOLUCYJNĄ STABILNOŚĆ OBWODU POPRZEZ EKSPERYMENTALNĄ EWOLUCJĘ POPRZEZ RÓWNOLEGŁE ROZCIEŃCZENIA SZEREGOWE. PEŁNE ZROZUMIENIE ROZSZERZONEGO DYNAMICZNEGO ZACHOWANIA ZAPROJEKTOWANYCH SYSTEMÓW GENETYCZNYCH OSTATECZNIE UŁATWIA ROZWÓJ ZASAD PROJEKTOWANIA, ABY BIOLOGIA BYŁA BARDZIEJ PRZEWIDYWALNA I KONSTRUOWANA. PODSUMOWUJĄC, WPŁYW NA PODSTAWOWĄ NAUKĘ RNA I BIOLOGIĘ SYNTETYCZNĄ, A TAKŻE NA OBECNE I PERSPEKTYWICZNE ZASTOSOWANIA SPRAWIAJĄ, ŻE TO MULTIDYSCYPLINARNE DOCHODZENIE JEST AKTUALNE I ISTOTNE. (Polish)
4 August 2022
0 references
A GENETIKAI ANYAG PROGRAMOZHATÓ OLYAN RENDSZEREK KIFEJEZÉSÉRE, AMELYEK ÉRZÉKELIK, FELDOLGOZZÁK (A LOGIKAI SZÁMÍTÁSOKAT KÖVETVE) ÉS REAGÁLNAK A KÜLÖNBÖZŐ MOLEKULÁRIS JELEKRE (GÉN EXPRESSZIÓ FORMÁJÁBAN). A SZINTETIKUS BIOLÓGIA CÉLJA, HOGY EZT AZ ALAPVETŐ RENDSZEREK MÉRNÖKI ELVEINEK KÖVETÉSÉVEL MEGKÖZELÍTSE, AZAZ A MATEMATIKAI MODELLEZÉS KOMBINÁCIÓJÁN KERESZTÜL A GÉNEXPRESSZIÓS DINAMIKÁK RÖGZÍTÉSÉRE, A RENDSZER JELLEMZŐINEK MENNYISÉGI NYOMON KÖVETÉSÉRE A TERVEZÉSI FOLYAMAT VISSZACSATOLÁSÁRA, VALAMINT A GENETIKAI RÉSZ STANDARDIZÁLÁSÁRA A MODULÁRIS KOMPOZITHATÓSÁG ÉRDEKÉBEN. TERMÉSZETESEN A KEZDETI ÁRAMKÖRI TERVEZÉS A KORÁBBI MOLEKULÁRIS ÉS RENDSZERBIOLÓGIAI FEJLESZTÉSEK ÁLTAL LÉTREHOZOTT NEM TELJES VAGY LEEGYSZERŰSÍTETT SZABÁLYOZÁSI MODELLEKRE TÁMASZKODIK. MIUTÁN TERVEZTÉK ÉS JELLEMEZTÉK A FŐ FUNKCIONALITÁSA, A SZINTETIKUS ÁRAMKÖR MÉG MINDIG TÖBB LEKÉRDEZÉSEK, ÁLTALÁBAN FIGYELMEN KÍVÜL HAGYJÁK. PÉLDÁUL, A MODELLEKET HASZNÁLJÁK, HOGY IRÁNYÍTSÁK A TERVEZÉSI PREDIKTÍV ELÉG?A VISELKEDÉS KONZISZTENS A POPULÁCIÓ ÉS AZ EGYSEJTES SZINTEN?VAGY MI AZ EVOLÚCIÓS STABILITÁS EGY SZINTETIKUS KONSTRUKCIÓ EGY ÉLŐ SZERVEZET? HISSZÜK, HOGY EZEKNEK A KÉRDÉSEKNEK A MEGFELELŐ MEGOLDÁSA AZ ÁRAMKÖRI FUNKCIÓ MEGÉRTÉSÉNEK ÚJRASZINTÉZISÉHEZ VEZET. A SZINTETIKUS BIOLÓGIA ÚTTÖRŐ MUNKÁJA A TRANSZKRIPCIÓS SZABÁLYOZÁS RÉTEGÉNEK MANIPULÁCIÓJÁN ALAPULT, AMI A LOGIKAI KAPUK, A KAPCSOLÓK ÉS AZ OSZCILLÁTOROK GENETIKAI VÉGREHAJTÁSÁHOZ VEZETETT. AZ ELMÚLT ÉVEKBEN AZONBAN AZ RNS-T IDEÁLIS SZUBSZTRÁTKÉNT HASZNÁLTÁK FEL AZ IN VIVO GÉNEXPRESSZIÓS PROGRAMOK TERVEZÉSÉHEZ, KÖSZÖNHETŐEN FUNKCIONÁLIS SOKOLDALÚSÁGÁNAK ÉS MODELLALAPÚ TERVEZHETŐSÉGÉNEK A NUKLEOTID SZINTJÉN. ENNEK AZ ALKALMASSÁGNAK A BIZONYÍTÉKA A GÉNEXPRESSZIÓS KONTROLL ÚJ MECHANIZMUSAI A KIMÉRA RNS-MOLEKULÁKKAL ÉS A SZABÁLYOZÓ RNS-EKKEL KIALAKÍTOTT, EGYRE ÖSSZETETTEBB FUNKCIONÁLIS ÁRAMKÖRÖKKEL. EBBEN A PROJEKTBEN A FORDÍTÁSI BEAVATÁS RIBOREGULÁTORAIRA ÖSSZPONTOSÍTUNK, AZAZ OLYAN KIS RNS-MOLEKULÁKRA, AMELYEK NAGYON KONKRÉT MÓDON KÉPESEK KÖLCSÖNHATÁSBA LÉPNI EGY MESSENGER RNS 5’ LE NEM FORDÍTOTT RÉGIÓJÁVAL, HOGY SZABÁLYOZZÁK A RIBOSZÓMAKÖTÉST. ELŐSZÖR IS AZ RNS-RNS KÖLCSÖNHATÁSOK ÚJ TERMODINAMIKAI MODELLJÉT DOLGOZZUK KI IN VIVO A MEGFELELŐ VESZÉLYESSÉGI TÁJ RÉSZLETES LEÍRÁSÁVAL. ELFOGADUNK EGY NEM EGYENSÚLYI RENDSZERT, ÉS ÖTVÖZZÜK A STRUKTURÁLIS SZÁMÍTÁSOKAT DIFFERENCIÁLEGYENLETEKKEL. EZ ELENGEDHETETLEN LESZ AZ INTERMOLEKULÁRIS ÚJRAHAJTÁS DINAMIKUS FOLYAMATAINAK FELISMERÉSÉHEZ, A GÉNEXPRESSZIÓRA GYAKOROLT HATÁSSAL. EZEN TÚLMENŐEN A RIBOREGULATION SZTOCHASZTIKUS VISELKEDÉSÉT A GÉNEXPRESSZIÓ EGYSEJTES FELBONTÁSSAL TÖRTÉNŐ MEGFIGYELÉSÉVEL ELEMEZZÜK. ÖSSZEKAPCSOLJUK AZ RNS SZERKEZETI JELLEMZŐIT A SEJT-SEJT VARIABILITÁS MÉRTÉKÉVEL, OLYAN MATEMATIKAI MODELLEKET FEJLESZTÜNK KI, AMELYEK KÉPESEK MEGJÓSOLNI AZ ILYEN MINTÁKAT. VÉGÜL MEGVIZSGÁLJUK EGY KORÁBBAN MEGTERVEZETT RNS-ALAPÚ ÁRAMKÖR MŰKÖDÉSI TARTOMÁNYÁT. OLYAN ÁRAMKÖRT FOGUNK HASZNÁLNI, AMELY KÉPES LOGIKAI MŰVELETEKET VÉGEZNI. EHHEZ TANULMÁNYOZZUK A DINAMIKUS VISELKEDÉST A KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETI FELTÉTELEK KÖZÖTT, TANULMÁNYOZZUK A HETEROLÓG RNS EXPRESSZIÓ NÖVEKEDÉSI SEBESSÉGÉRE GYAKOROLT HATÁST, ÉS ELEMEZZÜK AZ ÁRAMKÖR EVOLÚCIÓS STABILITÁSÁT AZÁLTAL, HOGY PÁRHUZAMOS SOROZATOS HÍGÍTÁSOKON KERESZTÜL KÍSÉRLETI EVOLÚCIÓT HAJTUNK VÉGRE. A MÉRNÖKI GENETIKAI RENDSZEREK KITERJESZTETT DINAMIKUS VISELKEDÉSÉNEK TELJES MEGÉRTÉSE VÉGSŐ SORON MEGKÖNNYÍTI A TERVEZÉSI ELVEK KIDOLGOZÁSÁT, HOGY A BIOLÓGIA KISZÁMÍTHATÓBBÁ ÉS TERVEZHETŐBBÉ VÁLJON. ÖSSZEFOGLALVA, A HATÁS AZ ALAPVETŐ RNS TUDOMÁNY ÉS A SZINTETIKUS BIOLÓGIA, VALAMINT A JELENLEGI ÉS PERSPEKTÍVA ALKALMAZÁSOK, HOGY EZ A MULTIDISZCIPLINÁRIS VIZSGÁLAT IDŐSZERŰ ÉS RELEVÁNS. (Hungarian)
4 August 2022
0 references
GENETICKÝ MATERIÁL LZE NAPROGRAMOVAT TAK, ABY VYJADŘOVAL SYSTÉMY, KTERÉ SMYSL, PROCES (PO LOGICKÝCH VÝPOČTECH) A REAGOVAT (VE FORMĚ GENOVÉ EXPRESE) RŮZNÉ MOLEKULÁRNÍ SIGNÁLY. SYNTETICKÁ BIOLOGIE SI KLADE ZA CÍL SE K TOMU PŘIBLÍŽIT DODRŽOVÁNÍM ZÁKLADNÍCH PRINCIPŮ SYSTÉMOVÉHO INŽENÝRSTVÍ, TJ. PROSTŘEDNICTVÍM KOMBINACE MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ PRO ZACHYCENÍ DYNAMIKY GENOVÉ EXPRESE, EXPERIMENTŮ PRO KVANTITATIVNÍ SLEDOVÁNÍ VLASTNOSTÍ SYSTÉMU PRO ZPĚTNOU VAZBU PROCESU NÁVRHU A GENETICKÉ STANDARDIZACE PRO MODULÁRNÍ KOMPOSABILITU. NÁVRH POČÁTEČNÍCH OBVODŮ SAMOZŘEJMĚ ZÁVISÍ NA NEÚPLNÝCH NEBO ZJEDNODUŠUJÍCÍCH MODELECH REGULACE ZAVEDENÝCH PŘEDCHOZÍM VÝVOJEM MOLEKULÁRNÍ A SYSTÉMOVÉ BIOLOGIE. JAKMILE BYL NAVRŽEN A CHARAKTERIZOVÁN PRO SVOU HLAVNÍ FUNKCIONALITU, SYNTETICKÝ OBVOD STÁLE PŘEDSTAVUJE VÍCE DOTAZŮ, OBVYKLE PŘEHLÍŽEN. JSOU NAPŘÍKLAD MODELY POUŽÍVANÉ K VEDENÍ NÁVRHU DOSTATEČNĚ PREDIKTIVNÍ?JE CHOVÁNÍ KONZISTENTNÍ NA ÚROVNI POPULACE A JEDNOTLIVÝCH BUNĚK NEBO JAKÁ JE EVOLUČNÍ STABILITA SYNTETICKÉHO KONSTRUKTU V ŽIVÉM ORGANISMU? VĚŘÍME, ŽE SPRÁVNÉ ŘEŠENÍ TĚCHTO OTÁZEK POVEDE K RESYNTÉZE V POCHOPENÍ FUNKCE OBVODU. PRŮKOPNICKÁ PRÁCE V SYNTETICKÉ BIOLOGII SPOČÍVALA NA MANIPULACI VRSTVY TRANSKRIPČNÍ REGULACE, COŽ VEDLO K GENETICKÉ IMPLEMENTACI LOGICKÝCH BRAN, PŘEPÍNAČŮ A OSCILÁTORŮ. V POSLEDNÍCH LETECH VŠAK BYLA RNA VYUŽÍVÁNA JAKO IDEÁLNÍ SUBSTRÁT PRO INŽENÝRSKÉ PROGRAMY EXPRESE GENŮ, KTERÉ JSOU ROBUSTNĚ PROVOZOVÁNY IN VIVO, DÍKY SVÉ FUNKČNÍ UNIVERZÁLNOSTI A MODELOVĚ ORIENTOVANÉ PROJEKTOVATELNOSTI NA ÚROVNI NUKLEOTIDŮ. DŮKAZEM TÉTO VHODNOSTI JSOU NOVÉ MECHANISMY KONTROLY GENOVÉ EXPRESE S CHIMÉRICKÝMI MOLEKULAMI RNA A STÁLE SLOŽITĚJŠÍMI FUNKČNÍMI OBVODY VYTVOŘENÝMI REGULAČNÍMI RNA. V TOMTO PROJEKTU SE ZAMĚŘÍME NA RIBOREGULÁTORY ZAHÁJENÍ PŘEKLADU, TJ. MALÉ MOLEKULY RNA SCHOPNÉ VELMI SPECIFICKY INTERAGOVAT S NEPŘELOŽENÝM 5’ REGIONEM MESSENGER RNA PRO REGULACI VAZBY RIBOZOMŮ. NA PRVNÍM MÍSTĚ VYVINEME NOVÝ TERMODYNAMICKÝ MODEL INTERAKCÍ RNA-RNA IN VIVO POMOCÍ PODROBNÉHO POPISU ODPOVÍDAJÍCÍHO PROSTŘEDÍ. PŘIJMEME NEROVNOVÁŽNÉ SCHÉMA A SPOJÍME STRUKTURÁLNÍ VÝPOČTY S DIFERENCIÁLNÍMI ROVNICEMI. TO BUDE NÁSTROJEM K ROZPOZNÁNÍ DYNAMICKÝCH PROCESŮ INTERMOLEKULÁRNÍ REFOLDINGU S DOPADEM NA GENOVOU EXPRESI. KROMĚ TOHO BUDEME ANALYZOVAT STOCHASTICKÉ CHOVÁNÍ RIBOREGULACE SLEDOVÁNÍM GENOVÉ EXPRESE V ROZLIŠENÍ JEDNÉ BUŇKY. PROPOJÍME STRUKTURÁLNÍ VLASTNOSTI RNA S ROZSAHEM VARIABILITY BUNĚK A VYTVOŘÍME MATEMATICKÉ MODELY SCHOPNÉ PŘEDPOVÍDAT TAKOVÉ VZORY. NAKONEC BUDEME ZKOUMAT ROZSAH PROVOZUSCHOPNOSTI DŘÍVE VYVINUTÉHO OBVODU RNA. POUŽIJEME OBVOD SCHOPNÝ PROVÁDĚT LOGICKÉ OPERACE. ZA TÍMTO ÚČELEM BUDEME STUDOVAT DYNAMICKÉ CHOVÁNÍ V RŮZNÝCH PODMÍNKÁCH PROSTŘEDÍ, STUDOVAT VLIV HETEROLOGNÍHO RNA EXPRESE NA RYCHLOST RŮSTU A ANALYZOVAT EVOLUČNÍ STABILITU OBVODU PROVEDENÍM EXPERIMENTÁLNÍ EVOLUCE PROSTŘEDNICTVÍM PARALELNÍCH SÉRIOVÝCH ŘEDĚNÍ. PLNÉ POCHOPENÍ ROZŠÍŘENÉHO DYNAMICKÉHO CHOVÁNÍ UMĚLÝCH GENETICKÝCH SYSTÉMŮ V KONEČNÉM DŮSLEDKU USNADŇUJE ROZVOJ KONSTRUKČNÍCH PRINCIPŮ, ABY BYLA BIOLOGIE PŘEDVÍDATELNĚJŠÍ A LÉPE NAVRŽENÁ. STRUČNĚ ŘEČENO, DOPAD NA ZÁKLADNÍ VĚDU RNA A SYNTETICKOU BIOLOGII, STEJNĚ JAKO SOUČASNÉ A PERSPEKTIVNÍ APLIKACE, ČINÍ TOTO MULTIDISCIPLINÁRNÍ VYŠETŘOVÁNÍ VČASNÝM A RELEVANTNÍM. (Czech)
4 August 2022
0 references
ĢENĒTISKO MATERIĀLU VAR IEPROGRAMMĒT, LAI IZTEIKTU SISTĒMAS, KAS NOZĪMĒ, APSTRĀDĀ (PĒC LOĢIKAS APRĒĶINIEM) UN REAĢĒ UZ DAŽĀDIEM MOLEKULĀRIEM SIGNĀLIEM (GĒNU EKSPRESIJAS VEIDĀ). SINTĒTISKĀS BIOLOĢIJAS MĒRĶIS IR TUVOTIES TAM, IEVĒROJOT SISTĒMU INŽENIERIJAS PAMATPRINCIPUS, T. I., APVIENOJOT MATEMĀTISKO MODELĒŠANU, LAI UZTVERTU GĒNU EKSPRESIJAS DINAMIKU, EKSPERIMENTUS, LAI KVANTITATĪVI UZRAUDZĪTU SISTĒMAS IEZĪMES, LAI SNIEGTU ATGRIEZENISKO SAITI PAR PROJEKTĒŠANAS PROCESU, UN ĢENĒTISKO DAĻU STANDARTIZĀCIJU MODULĀRAJAI KOMPOSTĒJAMĪBAI. PROTAMS, SĀKOTNĒJĀ ĶĒDES KONSTRUKCIJA BALSTĀS UZ NEPILNĪGIEM VAI VIENKĀRŠOTIEM REGULĀCIJAS MODEĻIEM, KAS IZVEIDOTI AR IEPRIEKŠĒJO MOLEKULĀRO UN SISTĒMU BIOLOĢIJAS ATTĪSTĪBU. PĒC TAM, KAD IZSTRĀDĀTA UN RAKSTUROTA TĀS GALVENO FUNKCIONALITĀTI, SINTĒTISKĀ ĶĒDE JOPROJĀM PIEDĀVĀ VAIRĀKUS VAICĀJUMUS, PARASTI AIZMIRST. PIEMĒRAM, VAI MODEĻI, KO IZMANTO, LAI VADĪTU DIZAINU PIETIEKAMI PROGNOZĒJOŠU?VAI UZVEDĪBA IR KONSEKVENTA POPULĀCIJĀ UN VIENAS ŠŪNAS LĪMENĪ?VAI KĀDA IR SINTĒTISKĀS KONSTRUKCIJAS EVOLŪCIJAS STABILITĀTE DZĪVĀ ORGANISMĀ? MĒS UZSKATĀM, KA PAREIZA ŠO JAUTĀJUMU RISINĀŠANA NOVEDĪS PIE ĶĒDES FUNKCIJAS IZPRATNES RESINTĒZES. PIONIERA DARBS SINTĒTISKAJĀ BIOLOĢIJĀ BALSTĪJĀS UZ MANIPULĀCIJĀM AR TRANSKRIPCIJAS REGULAS SLĀNI, KAS NOVEDA PIE LOĢIKAS VĀRTU, PĀRSLĒGŠANAS SLĒDŽU UN OSCILATORU ĢENĒTISKĀS ĪSTENOŠANAS. TOMĒR PĒDĒJOS GADOS RNS IR IZMANTOTS KĀ IDEĀLS SUBSTRĀTS, LAI IZSTRĀDĀTU GĒNU EKSPRESIJAS PROGRAMMAS, KAS STABILI DARBOJAS IN VIVO, PATEICOTIES TĀ FUNKCIONĀLAJAI DAUDZPUSĪBAI UN UZ MODEĻIEM BALSTĪTAJAI PROJEKTĒŠANAI NUKLEOTĪDU LĪMENĪ. ŠĪS PIEMĒROTĪBAS PIERĀDĪJUMS IR JAUNI GĒNU EKSPRESIJAS KONTROLES MEHĀNISMI AR HIMĒRISKĀM RNS MOLEKULĀM UN ARVIEN SAREŽĢĪTĀKAS FUNKCIONĀLĀS SHĒMAS, KAS VEIDOTAS AR REGULĒJOŠĀM RNS. ŠAJĀ PROJEKTĀ MĒS KONCENTRĒSIMIES UZ TULKOŠANAS UZSĀKŠANAS RIBOREGULATORIEM, TAS IR, MAZĀM RNS MOLEKULĀM, KAS SPĒJ ĻOTI SPECIFISKĀ VEIDĀ MIJIEDARBOTIES AR MESSENGER RNS 5’ NETULKOTO REĢIONU, LAI REGULĒTU RIBOSOMU SAISTĪŠANOS. PIRMKĀRT, MĒS IZSTRĀDĀSIM JAUNU RNS-RNS MIJIEDARBĪBAS TERMODINAMISKO MODELI IN VIVO, SEKOJOT DETALIZĒTAM ATTIECĪGĀS ENGERGY AINAVAS APRAKSTAM. MĒS PIEŅEMSIM NELĪDZSVAROTU SHĒMU, UN MĒS APVIENOSIM STRUKTURĀLOS APRĒĶINUS AR DIFERENCĒTIEM VIENĀDOJUMIEM. TAS BŪS NODERĪGS, LAI ATPAZĪTU DINAMISKOS PROCESUS INTERMOLECULAR REFOLDING AR IETEKMI UZ GĒNU EKSPRESIJU. TURKLĀT MĒS ANALIZĒSIM RIBOREGULATION STOHASTISKO UZVEDĪBU, UZRAUGOT GĒNU EKSPRESIJU VIENAS ŠŪNAS IZŠĶIRTSPĒJĀ. MĒS SASAISTĪSIM RNS STRUKTURĀLĀS IEZĪMES AR ŠŪNU UN ŠŪNU MAINĪGUMA APJOMU, IZSTRĀDĀJOT MATEMĀTISKUS MODEĻUS, KAS SPĒJ PAREDZĒT ŠĀDUS MODEĻUS. VISBEIDZOT, MĒS PĒTĪSIM IEPRIEKŠ INŽENIERIJAS RNS ĶĒDES DARBĪBAS DIAPAZONU. MĒS IZMANTOSIM ĶĒDI, KAS SPĒJ VEIKT LOĢISKĀS OPERĀCIJAS. ŠIM NOLŪKAM MĒS PĒTĪSIM DINAMISKO UZVEDĪBU DAŽĀDOS VIDES APSTĀKĻOS, PĒTĪSIM HETEROLOGAS RNS EKSPRESIJAS IETEKMI UZ AUGŠANAS ĀTRUMU UN ANALIZĒSIM ĶĒDES EVOLŪCIJAS STABILITĀTI, VEICOT EKSPERIMENTĀLU EVOLŪCIJU, IZMANTOJOT PARALĒLAS SĒRIJAS ATŠĶAIDĪJUMUS. PILNĪGA IZPRATNE PAR INŽENIERIJAS ĢENĒTISKO SISTĒMU PAPLAŠINĀTO DINAMISKO UZVEDĪBU GALU GALĀ ATVIEGLO DIZAINA PRINCIPU IZSTRĀDI, LAI PADARĪTU BIOLOĢIJU PAREDZAMĀKU UN PROJEKTĒJAMĀKU. KOPUMĀ, IETEKME UZ PAMATA RNS ZINĀTNI UN SINTĒTISKO BIOLOĢIJU, KĀ ARĪ PAŠREIZĒJĀS UN PERSPEKTĪVĀS LIETOJUMPROGRAMMAS, PADARA ŠO DAUDZNOZARU IZMEKLĒŠANU SAVLAICĪGU UN BŪTISKU. (Latvian)
4 August 2022
0 references
IS FÉIDIR ÁBHAR GÉINITEACH A RÍOMHCHLÁRÚ CHUN CÓRAIS A CHIALLÚ, A PHRÓISEÁIL (DE RÉIR RÍOMHANNA LOIGHCE) A CHUR IN IÚL AGUS FREAGAIRT DO CHOMHARTHAÍ MÓILÍNEACHA ÉAGSÚLA (I BHFOIRM LÉIRIÚ GÉINE). TÁ SÉ MAR AIDHM AG BITHEOLAÍOCHT SINTÉISEACH DUL I NGLEIC LEIS SEO TRÍ BHUNPHRIONSABAIL INNEALTÓIREACHTA CÓRAIS A LEANÚINT, IS É SIN, TRÍD AN TEAGLAIM DE SHAMHALTÚ MATAMAITICE CHUN DINIMIC LÉIRITHE GÉINE A GHABHÁIL, TURGNAIMH CHUN MONATÓIREACHT A DHÉANAMH AR BHEALACH CAINNÍOCHTÚIL AR GHNÉITHE AN CHÓRAIS CHUN AISEOLAS A THABHAIRT AR AN BPRÓISEAS DEARAIDH, AGUS CAIGHDEÁNÚ CUID GHÉINITEACH LE HAGHAIDH CUMADÓIREACHTA MODÚLACH. CINNTE, BRAITHEANN DEARADH CIORCAD TOSAIGH AR MHÚNLAÍ NEAMHIOMLÁNA NÓ SIMPLITHE DEN RIALACHÁN A BUNAÍODH LE FORBAIRTÍ MÓILÍNEACHA AGUS BITHEOLAÍOCHTA CÓRAS ROIMHE SEO. NUAIR A BHEIDH SÉ DEARTHA AGUS TRÉITHRITHE AS A PHRÍOMHFHEIDHMIÚLACHT, CUIREANN CIORCAD SINTÉISEACH CEISTEANNA IOLRACHA I LÁTHAIR, DE GHNÁTH. MAR SHAMPLA, AN N-ÚSÁIDTEAR NA SAMHLACHA CHUN TREOIR A THABHAIRT DON DEARADH TUARTHACH GO LEOR?AN BHFUIL AN T-IOMPAR COMHSHEASMHACH AG AN DAONRA AGUS LEIBHÉIL CILLE AONAIR?NÓ CAD É COBHSAÍOCHT ÉABHLÓIDEACH A THÓGÁIL SINTÉISEACH I ORGÁNACH BEO? CREIDIMID GO MBEIDH RESYNTHESIS I DTUISCINT AR FHEIDHM CHIORCAID MAR THORADH AR RÉITEACH CEART NA GCEISTEANNA SEO. OBAIR CEANNRÓDAÍ I BITHEOLAÍOCHT SINTÉISEACH QUIEUIT AR AN IONRAMHÁIL AR AN CISEAL DE RIALACHÁN TRAS-SCRÍOFA, AS A DTIOCFAIDH IMPLEMENTATIONS GÉINITEACH GEATAÍ LOIGHIC, LASCA TOGGLE, AGUS OSCILLATORS. LE BLIANTA BEAGA ANUAS, ÁFACH, TÁ RNA Á SHAOTHRÚ MAR TSUBSTRÁIT IDÉALACH CHUN CLÁIR LÉIRIÚ GÉINE INNEALTÓIREACHTA A REÁCHTÁIL GO LÁIDIR IN VIVO, A BHUÍOCHAS SIN A SOLÚBTHACHT FEIDHMIÚIL AGUS SAMHAIL-BHUNAITHE DESIGNABILITY AG AN LEIBHÉAL NUCLEOTIDE. IS ÉARD ATÁ I GCRUTHÚNAS AR AN OIRIÚNACHT SEO NÁ MEICNÍOCHTAÍ NÚÍOSACHA DE RIALÚ LÉIRITHE GÉINE LE MÓILÍNÍ RNA CHIMERIC AGUS CIORCAID FHEIDHMIÚLA ATÁ AG ÉIRÍ NÍOS CASTA A NDEARNADH INNEALTÓIREACHT ORTHU LE RNAS RIALÁLA. SA TIONSCADAL SEO, BEIMID AG DÍRIÚ AR RIBOREGULATORS TIONSCNAIMH AISTRIÚCHÁIN, IS É SIN, MÓILÍNÍ RNA BEAG IN ANN IDIRGHNÍOMHÚ AR BHEALACH AN-SONRACH LEIS AN 5' RÉIGIÚN UNTRANSLATED DE MESSENGER RNA A RIALÁIL CEANGAILTEACH RIBOSOME. AR AN GCÉAD DUL SÍOS, FORBRÓIMID SAMHAIL NUA TEIRMIDINIMICIÚIL D’IDIRGHNÍOMHAÍOCHTAÍ RNA-RNA IN VIVO TRÍ CHUR SÍOS MIONSONRAITHE A DHÉANAMH AR THÍRDHREACH COMHFHREAGRACH NA TEACHTAIRÍ. GLACFAIMID LE SCÉIM NEAMHCHOTHROMAÍOCHTA AGUS DÉANFAIMID RÍOMHANNA STRUCHTÚRACHA A CHOMHCHEANGAL LE COTHROMÓIDÍ DIFREÁLACHA. BEIDH SÉ SEO RÍTHÁBHACHTACH CHUN PRÓISIS DHINIMICIÚLA ATHFHILLTE IDIRMHÓILÍNEACH A AITHINT LE TIONCHAR AR LÉIRIÚ GÉINE. INA THEANNTA SIN, DÉANFAIMID ANAILÍS AR IOMPAR STOCHASTIC RIBOREGULATION TRÍ MHONATÓIREACHT A DHÉANAMH AR LÉIRIÚ GÉINE AG RÉITEACH CILLE AMHÁIN. DÉANFAIMID NASC GNÉITHE STRUCHTÚRACHA RNA LEIS AN MÉID CILLE-GO-CILL VARIABILITY, SAMHLACHA MATAMAITICIÚLA A FHORBAIRT IN ANN A THUAR PATRÚIN DEN SÓRT SIN. AR DEIREADH, DÉANFAIMID STAIDÉAR AR AN RAON INOIBRITHEACHT DE CHIORCAD RNA-BHUNAITHE ROIMHE SEO. BAINFIMID ÚSÁID AS CIORCAD IN ANN OIBRÍOCHTAÍ LOIGHIC A DHÉANAMH. CHUIGE SIN, DÉANFAIMID STAIDÉAR AR AN IOMPAR DINIMICIÚIL I GCOINNÍOLLACHA COMHSHAOIL ÉAGSÚLA, STAIDÉAR A DHÉANAMH AR AN TIONCHAR AR RÁTA FÁIS LÉIRIÚ RNA HETEROLOGOUS, AGUS ANAILÍS A DHÉANAMH AR CHOBHSAÍOCHT ÉABHLÓIDEACH AN CHIORCAID TRÍ ÉABHLÓID THURGNAMHACH A DHÉANAMH TRÍ CHAOLUITHE SRAITHEACHA COMHTHREOMHARA. ÉASCAÍONN AN TUISCINT IOMLÁN AR IOMPAR DINIMICIÚIL LEATHNAITHE NA GCÓRAS GÉINITEACH INNEALTÓIREACHTA FORBAIRT NA BPRIONSABAL DEARAIDH CHUN BITHEOLAÍOCHT A DHÉANAMH NÍOS INTUARTHA AGUS NÍOS DEARTHA. MAR ACHOIMRE, MAR GHEALL AR AN TIONCHAR AR EOLAÍOCHT BHUNÚSACH RNA AGUS AR AN MBITHEOLAÍOCHT SHINTÉISEACH, CHOMH MAITH LEIS NA FEIDHMEANNA REATHA AGUS PEIRSPICTÍOCHTA, TÁ AN T-IMSCRÚDÚ ILDISCIPLÍNEACH SEO TRÁTHÚIL AGUS ÁBHARTHA. (Irish)
4 August 2022
0 references
GENETSKI MATERIAL SE LAHKO PROGRAMIRA TAKO, DA IZRAŽA SISTEME, KI ZAZNAVAJO, PROCESIRAJO (PO LOGIČNIH IZRAČUNIH) IN SE ODZIVAJO NA (V OBLIKI GENSKE EKSPRESIJE) RAZLIČNE MOLEKULARNE SIGNALE. NAMEN SINTETIČNE BIOLOGIJE JE PRISTOPITI K TEMU Z UPOŠTEVANJEM TEMELJNIH NAČEL SISTEMSKEGA INŽENIRINGA, TO JE S KOMBINACIJO MATEMATIČNEGA MODELIRANJA ZA ZAJEMANJE DINAMIKE IZRAŽANJA GENOV, EKSPERIMENTOV ZA KVANTITATIVNO SPREMLJANJE ZNAČILNOSTI SISTEMA ZA POVRATNE INFORMACIJE O PROCESU OBLIKOVANJA IN STANDARDIZACIJE GENETSKIH DELOV ZA MODULARNO SESTAVLJANJE. SEVEDA, ZAČETNA ZASNOVA VEZJA TEMELJI NA NEPOPOLNIH ALI POENOSTAVLJENIH MODELOV UREDBE, KI SO BILI VZPOSTAVLJENI S PREJŠNJIM RAZVOJEM MOLEKULARNE IN SISTEMSKE BIOLOGIJE. KO JE SINTETIČNO VEZJE ZASNOVANO IN ZNAČILNO ZA SVOJO GLAVNO FUNKCIONALNOST, ŠE VEDNO PREDSTAVLJA VEČ POIZVEDB, OBIČAJNO SPREGLEDANIH. NA PRIMER, ALI SO MODELI, KI SE UPORABLJAJO ZA USMERJANJE NAČRTOVANJA NAPOVEDOVALNO DOVOLJ?ALI JE VEDENJE SKLADNO NA RAVNI POPULACIJE IN POSAMEZNIH CELIC?ALI KAKŠNA JE EVOLUCIJSKA STABILNOST SINTETIČNEGA KONSTRUKTA V ŽIVEM ORGANIZMU? MENIMO, DA BO USTREZNA REŠITEV TEH VPRAŠANJ PRIVEDLA DO RESINTEZE PRI RAZUMEVANJU FUNKCIJE VEZJA. PIONIRSKO DELO NA PODROČJU SINTETIČNE BIOLOGIJE JE TEMELJILO NA MANIPULACIJI PLASTI TRANSKRIPCIJSKE UREDBE, KAR JE PRIVEDLO DO GENETSKIH IMPLEMENTACIJ LOGIČNIH VRAT, ZAKLOPNIH STIKAL IN OSCILATORJEV. V ZADNJIH LETIH PA JE BILA RNA IZKORIŠČENA KOT IDEALEN SUBSTRAT ZA INŽENIRSKE PROGRAME IZRAŽANJA GENOV, KI ROBUSTNO DELUJEJO IN VIVO, ZAHVALJUJOČ SVOJI FUNKCIONALNI VSESTRANSKOSTI IN MODELSKI ZASNOVI NA RAVNI NUKLEOTIDA. DOKAZ ZA TO PRIMERNOST SO NOVI MEHANIZMI NADZORA IZRAŽANJA GENOV S HIMERNIMI MOLEKULAMI RNA IN VSE BOLJ KOMPLEKSNIMI FUNKCIONALNIMI VEZJI, IZDELANIMI Z REGULATIVNIMI RNK. V TEM PROJEKTU SE BOMO OSREDOTOČILI NA RIBOREGULATORJE INICIACIJE PREVODA, TO JE MAJHNE MOLEKULE RNA, KI LAHKO NA ZELO SPECIFIČEN NAČIN INTERAKCIJO S 5’ NEPREVEDENO REGIJO MESSENGER RNA ZA URAVNAVANJE RIBOSOMSKE VEZAVE. NA PRVEM MESTU BOMO RAZVILI NOV TERMODINAMIČNI MODEL INTERAKCIJ RNA-RNA IN VIVO S PODROBNIM OPISOM USTREZNE ENGERGIJSKE POKRAJINE. SPREJELI BOMO NERAVNOVESJE IN ZDRUŽILI STRUKTURNE IZRAČUNE Z DIFERENCIALNIMI ENAČBAMI. TO BO KLJUČNEGA POMENA ZA PREPOZNAVANJE DINAMIČNIH PROCESOV INTEROLEKULARNE PONOVITVE, KI VPLIVA NA EKSPRESIJO GENOV. POLEG TEGA BOMO ANALIZIRALI STOHASTIČNO VEDENJE RIBOREGULATION S SPREMLJANJEM GENSKE EKSPRESIJE PRI ENI CELIČNI LOČLJIVOSTI. POVEZALI BOMO STRUKTURNE ZNAČILNOSTI RNA Z OBSEGOM VARIABILNOSTI CELIC IN RAZVILI MATEMATIČNE MODELE, KI BODO LAHKO PREDVIDELI TAKŠNE VZORCE. NA KONCU BOMO PREUČILI OBSEG DELOVANJA PREDHODNO IZDELANEGA RNA VEZJA. UPORABILI BOMO VEZJE, KI LAHKO IZVAJA LOGIČNE OPERACIJE. ZA TO BOMO PREUČILI DINAMIČNO VEDENJE V RAZLIČNIH OKOLJSKIH RAZMERAH, PREUČILI VPLIV HETEROLOGNEGA IZRAŽANJA RNK NA HITROST RASTI IN ANALIZIRALI EVOLUCIJSKO STABILNOST VEZJA Z IZVAJANJEM EKSPERIMENTALNE EVOLUCIJE S POMOČJO VZPOREDNIH SERIJSKIH RAZREDČITEV. POPOLNO RAZUMEVANJE RAZŠIRJENEGA DINAMIČNEGA VEDENJA INŽENIRSKIH GENETSKIH SISTEMOV NA KONCU OLAJŠA RAZVOJ NAČEL OBLIKOVANJA, DA BI BILA BIOLOGIJA BOLJ PREDVIDLJIVA IN ZASNOVANA. SKRATKA, ZARADI VPLIVA NA OSNOVNO RNA ZNANOST IN SINTETIČNO BIOLOGIJO TER SEDANJE IN PERSPEKTIVNE APLIKACIJE JE TA MULTIDISCIPLINARNA RAZISKAVA PRAVOČASNA IN RELEVANTNA. (Slovenian)
4 August 2022
0 references
ГЕНЕТИЧНИЯТ МАТЕРИАЛ МОЖЕ ДА БЪДЕ ПРОГРАМИРАН ДА ИЗРАЗЯВА СИСТЕМИ, КОИТО УСЕЩАТ, ОБРАБОТВАТ (СЛЕД ЛОГИЧЕСКИ ИЗЧИСЛЕНИЯ) И РЕАГИРАТ (ПОД ФОРМАТА НА ГЕННА ЕКСПРЕСИЯ) НА РАЗЛИЧНИ МОЛЕКУЛЯРНИ СИГНАЛИ. СИНТЕТИЧНАТА БИОЛОГИЯ ИМА ЗА ЦЕЛ ДА ПОДХОДИ КЪМ ТОВА, КАТО СЛЕДВА ОСНОВНИТЕ ПРИНЦИПИ НА ИНЖЕНЕРНИТЕ СИСТЕМИ, Т.Е. ЧРЕЗ КОМБИНАЦИЯТА ОТ МАТЕМАТИЧЕСКО МОДЕЛИРАНЕ ЗА УЛАВЯНЕ НА ДИНАМИКАТА НА ГЕННАТА ЕКСПРЕСИЯ, ЕКСПЕРИМЕНТИ ЗА КОЛИЧЕСТВЕНО НАБЛЮДЕНИЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА СИСТЕМАТА ЗА ОБРАТНА ВРЪЗКА КЪМ ПРОЦЕСА НА ПРОЕКТИРАНЕ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ НА ГЕНЕТИЧНАТА ЧАСТ ЗА МОДУЛНА КОМПОСИРУЕМОСТ. РАЗБИРА СЕ, ПЪРВОНАЧАЛНАТА СХЕМА ДИЗАЙН РАЗЧИТА НА НЕПЪЛНИ ИЛИ ОПРОСТЕНИ МОДЕЛИ НА РЕГУЛИРАНЕ, УСТАНОВЕНИ ОТ ПРЕДИШНИ МОЛЕКУЛЯРНИ И СИСТЕМИ БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЕ. ВЕДНЪЖ ПРОЕКТИРАН И ХАРАКТЕРИЗИРАН ЗА ОСНОВНАТА СИ ФУНКЦИОНАЛНОСТ, СИНТЕТИЧНАТА ВЕРИГА ВСЕ ОЩЕ ПРЕДСТАВЯ МНОЖЕСТВО ЗАЯВКИ, ОБИКНОВЕНО ПРЕНЕБРЕГВАНИ. НАПРИМЕР, МОДЕЛИТЕ, ИЗПОЛЗВАНИ ЗА НАСОЧВАНЕ НА ДИЗАЙНА ПРЕДСКАЗУЕМИ ДОСТАТЪЧНО?ПОВЕДЕНИЕТО ПОСЛЕДОВАТЕЛНО ЛИ Е НА НИВАТА НА НАСЕЛЕНИЕТО И ЕДИНИЧНИ КЛЕТКИ?ИЛИ КАКВА Е ЕВОЛЮЦИОННАТА СТАБИЛНОСТ НА СИНТЕТИЧЕН КОНСТРУКТ В ЖИВ ОРГАНИЗЪМ? ВЯРВАМЕ, ЧЕ ПРАВИЛНОТО РЕШАВАНЕ НА ТЕЗИ ВЪПРОСИ ЩЕ ДОВЕДЕ ДО РЕСИНТЕЗА В РАЗБИРАНЕТО НА ФУНКЦИЯТА НА ВЕРИГАТА. ПИОНЕРСКАТА РАБОТА В СИНТЕТИЧНАТА БИОЛОГИЯ СЕ ОСНОВАВА НА МАНИПУЛАЦИЯТА НА ПЛАСТА НА ТРАНСКРИПЦИОННОТО РЕГУЛИРАНЕ, КОЕТО ВОДИ ДО ГЕНЕТИЧНИ РЕАЛИЗАЦИИ НА ЛОГИЧЕСКИ ПОРТИ, ПРЕВКЛЮЧВАНЕ НА КЛЮЧОВЕ И ОСЦИЛАТОРИ. ПРЕЗ ПОСЛЕДНИТЕ ГОДИНИ ОБАЧЕ РНК Е БИЛА ИЗПОЛЗВАНА КАТО ИДЕАЛЕН СУБСТРАТ ЗА ПРОЕКТИРАНЕ НА ПРОГРАМИ ЗА ГЕННА ЕКСПРЕСИЯ, КОИТО СТАБИЛНО РАБОТЯТ IN VIVO, БЛАГОДАРЕНИЕ НА ФУНКЦИОНАЛНАТА СИ ГЪВКАВОСТ И БАЗИРАНАТА НА МОДЕЛА ДИЗАЙН НА НИВО НУКЛЕОТИД. ДОКАЗАТЕЛСТВО ЗА ТОВА СА НОВИТЕ МЕХАНИЗМИ ЗА КОНТРОЛ НА ГЕННАТА ЕКСПРЕСИЯ С ХИМЕРНИ РНК МОЛЕКУЛИ И ВСЕ ПО-СЛОЖНИ ФУНКЦИОНАЛНИ ВЕРИГИ, ПРОЕКТИРАНИ С РЕГУЛАТОРНИ РНК. В ТОЗИ ПРОЕКТ ЩЕ СЕ СЪСРЕДОТОЧИМ ВЪРХУ РИБОРЕГУЛАТОРИТЕ НА ИНИЦИИРАНЕТО НА ПРЕВОДА, Т.Е. МАЛКИ РНК МОЛЕКУЛИ, СПОСОБНИ ДА ВЗАИМОДЕЙСТВАТ ПО МНОГО СПЕЦИФИЧЕН НАЧИН С 5' НЕПРЕВЕДЕНАТА ОБЛАСТ НА MESSENGER РНК, ЗА ДА РЕГУЛИРАТ РИБОЗОМНОТО СВЪРЗВАНЕ. НА ПЪРВО МЯСТО, ЩЕ РАЗРАБОТИМ НОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕН МОДЕЛ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯТА НА РНК-РНК IN VIVO, КАТО СЛЕДВАМЕ ПОДРОБНО ОПИСАНИЕ НА СЪОТВЕТНИЯ ЕНЕРГИЧЕН ПЕЙЗАЖ. ЩЕ ПРИЕМЕМ НЕБАЛАНСИРАНА СХЕМА И ЩЕ КОМБИНИРАМЕ СТРУКТУРНИ ИЗЧИСЛЕНИЯ С ДИФЕРЕНЦИАЛНИ УРАВНЕНИЯ. ТОВА ЩЕ БЪДЕ ОТ ОСНОВНО ЗНАЧЕНИЕ ЗА РАЗПОЗНАВАНЕ НА ДИНАМИЧНИТЕ ПРОЦЕСИ НА ИНТЕРМОЛЕКУЛЯРНО ПРЕГЪВАНЕ С ВЪЗДЕЙСТВИЕ ВЪРХУ ГЕННАТА ЕКСПРЕСИЯ. ОСВЕН ТОВА ЩЕ АНАЛИЗИРАМЕ СТОХАСТИЧНОТО ПОВЕДЕНИЕ НА RIBOREGULATION ЧРЕЗ НАБЛЮДЕНИЕ НА ГЕННАТА ЕКСПРЕСИЯ ПРИ ЕДИНИЧНА КЛЕТЪЧНА РЕЗОЛЮЦИЯ. ЩЕ СВЪРЖЕМ СТРУКТУРНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА РНК СЪС СТЕПЕНТА НА ВАРИАБИЛНОСТ ОТ КЛЕТКА ДО КЛЕТКА, РАЗРАБОТВАЙКИ МАТЕМАТИЧЕСКИ МОДЕЛИ, СПОСОБНИ ДА ПРЕДСКАЖАТ ТАКИВА МОДЕЛИ. И НАКРАЯ, НИЕ ЩЕ ПРОУЧИМ ОБХВАТА НА ОПЕРАТИВНОСТТА НА ПРЕДВАРИТЕЛНО ПРОЕКТИРАНА RNA-БАЗИРАНА ВЕРИГА. ЩЕ ИЗПОЛЗВАМЕ ВЕРИГА, СПОСОБНА ДА ИЗВЪРШВА ЛОГИЧЕСКИ ОПЕРАЦИИ. ЗА ТАЗИ ЦЕЛ ЩЕ ПРОУЧИМ ДИНАМИЧНОТО ПОВЕДЕНИЕ В РАЗЛИЧНИ УСЛОВИЯ НА ОКОЛНАТА СРЕДА, ЩЕ ПРОУЧИМ ВЪЗДЕЙСТВИЕТО ВЪРХУ СКОРОСТТА НА РАСТЕЖ НА ХЕТЕРОЛОЖНАТА ЕКСПРЕСИЯ НА РНК И ЩЕ АНАЛИЗИРАМЕ ЕВОЛЮЦИОННАТА СТАБИЛНОСТ НА КРЪГА ЧРЕЗ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЕВОЛЮЦИЯ ЧРЕЗ ПАРАЛЕЛНИ СЕРИЙНИ РАЗРЕЖДАНИЯ. ПЪЛНОТО РАЗБИРАНЕ НА РАЗШИРЕНОТО ДИНАМИЧНО ПОВЕДЕНИЕ НА ИНЖЕНЕРНИТЕ ГЕНЕТИЧНИ СИСТЕМИ В КРАЙНА СМЕТКА УЛЕСНЯВА РАЗРАБОТВАНЕТО НА ПРИНЦИПИ НА ДИЗАЙНА, ЗА ДА НАПРАВИ БИОЛОГИЯТА ПО-ПРЕДВИДИМА И ПРОЕКТИРАНА. НАКРАТКО, ВЪЗДЕЙСТВИЕТО ВЪРХУ ОСНОВНИТЕ РНК НАУКА И СИНТЕТИЧНА БИОЛОГИЯ, КАКТО И НАСТОЯЩИТЕ И ПЕРСПЕКТИВНИ ПРИЛОЖЕНИЯ, ПРАВЯТ ТОВА МУЛТИДИСЦИПЛИНАРНО РАЗСЛЕДВАНЕ НАВРЕМЕННО И УМЕСТНО. (Bulgarian)
4 August 2022
0 references
IL-MATERJAL ĠENETIKU JISTA’ JIĠI PPROGRAMMAT BIEX JESPRIMI SISTEMI LI JAGĦMLU SENS, JIPPROĊESSAW (SKONT IL-KALKOLI TAL-LOĠIKA) U JIRRISPONDU GĦAL (FIL-FORMA TA’ ESPRESSJONI TAL-ĠENI) SINJALI MOLEKOLARI DIFFERENTI. IL-BIJOLOĠIJA SINTETIKA GĦANDHA L-GĦAN LI TOQROB LEJN DAN BILLI SSEGWI L-PRINĊIPJI FUNDAMENTALI TAL-INĠINERIJA TAS-SISTEMI, JIĠIFIERI, PERMEZZ TAL-KOMBINAZZJONI TAL-IMMUDELLAR MATEMATIKU LI JAQBAD ID-DINAMIKA TAL-ESPRESSJONI TAL-ĠENI, ESPERIMENTI BIEX JIMMONITORJAW B’MOD KWANTITATTIV IL-KARATTERISTIĊI TAS-SISTEMA BIEX JAGĦTU FEEDBACK LILL-PROĊESS TAD-DISINN, U L-ISTANDARDIZZAZZJONI TAL-PARTI ĠENETIKA GĦALL-KOMPOŻIBILITÀ MODULARI. ĊERTAMENT, ID-DISINN TAĊ-ĊIRKWIT INIZJALI JIDDEPENDI FUQ MUDELLI MHUX KOMPLUTI JEW SIMPLISTIĊI TA’ REGOLAMENT STABBILITI MINN ŻVILUPPI PREĊEDENTI MOLEKULARI U TAL-BIJOLOĠIJA TAS-SISTEMI. LADARBA JIĠI DDISINJAT U KKARATTERIZZAT GĦALL-FUNZJONALITÀ EWLENIJA TIEGĦU, ĊIRKWIT SINTETIKU XORTA JIPPREŻENTA MISTOQSIJIET MULTIPLI, NORMALMENT INJORATI. PEREŻEMPJU, HUMA L-MUDELLI UŻATI BIEX JIGGWIDAW IL-PREVIŻJONI TAD-DISINN BIŻŻEJJED?HIJA L-IMĠIBA KONSISTENTI FIL-POPOLAZZJONI U L-LIVELLI TAĊ-ĊELLOLI WAĦDA?JEW X’INHI L-ISTABBILTÀ EVOLUZZJONARJA TA ‘BINJA SINTETIKA F’ORGANIŻMU ĦAJ? AĦNA NEMMNU LI R-RIŻOLUZZJONI XIERQA TA ‘DAWN IL-MISTOQSIJIET SE TWASSAL GĦAL SINTEŻI FIL-FEHIM TAL-FUNZJONI TAĊ-ĊIRKWIT. XOGĦOL PIJUNIER FIL-BIJOLOĠIJA SINTETIKA JISTRIEĦ FUQ IL-MANIPULAZZJONI TAS-SAFF TA ‘REGOLAMENT TRASKRIZZJONALI, LI JWASSAL GĦAL IMPLIMENTAZZJONIJIET ĠENETIĊI TA’ GRADI LOĠIKA, SWIĊĊIJIET TOGGLE, U OXXILLATURI. FIS-SNIN RIĊENTI, MADANKOLLU, RNA ĠIE SFRUTTAT BĦALA SUBSTRAT IDEALI GĦALL-INĠINIER PROGRAMMI TA ‘ESPRESSJONI TAL-ĠENI LI JIMXU B’MOD ROBUST IN VIVO, GRAZZI GĦALL-VERSATILITÀ FUNZJONALI TAGĦHA U DESIGNABILITY BBAŻATI FUQ MUDELL FIL-LIVELL NUKLEOTIDI. PROVA TA ‘DIN L-ADATTABILITÀ HUMA MEKKANIŻMI ĠODDA TA’ KONTROLL TA ‘ESPRESSJONI TAL-ĠENI B’MOLEKULI RNA KIMERIĊI U ĊIRKUWITI FUNZJONALI DEJJEM AKTAR KUMPLESSI INĠINERIJA B’RNAS REGOLATORJI. F’DAN IL-PROĠETT, AĦNA SE TIFFOKA FUQ RIBOREGULATORS TA ‘BIDU TRADUZZJONI, JIĠIFIERI, MOLEKULI RNA ŻGĦAR KAPAĊI JINTERAĠIXXU B’MOD SPEĊIFIKU ĦAFNA MAR-REĠJUN 5' MHUX TRADOTT TA ‘MESSENGER RNA BIEX JIRREGOLAW IRBIT RIBOSOME. L-EWWEL NETT, SE NIŻVILUPPAW MUDELL TERMODINAMIKU ĠDID TA’ INTERAZZJONIJIET RNA-RNA IN VIVO BILLI NSEGWU DESKRIZZJONI DETTALJATA TAL-PAJSAĠĠ TAL-ENĠERĠIJA KORRISPONDENTI. SE NADOTTAW SKEMA MHUX EKWILIBRIJU U SE NGĦAQQDU L-KALKOLI STRUTTURALI MA’ EKWAZZJONIJIET DIFFERENZJALI. DAN SE JKUN STRUMENTALI BIEX JIRRIKONOXXU PROĊESSI DINAMIĊI TA ‘REFOLDING INTERMOLECULAR B’IMPATT FUQ L-ESPRESSJONI TAL-ĠENI. BARRA MINN HEKK, AĦNA SE TANALIZZA L-IMĠIBA STOCHASTIC TA ‘RIBOREGULATION MILL-MONITORAĠĠ ESPRESSJONI ĠENE FIR-RIŻOLUZZJONI TAĊ-ĊELLULA WAĦDA. AĦNA SE JORBTU KARATTERISTIĊI STRUTTURALI RNA MAL-FIRXA TA ‘VARJABBILTÀ MINN ĊELLULA GĦAL ĊELLULA, JIŻVILUPPAW MUDELLI MATEMATIĊI KAPAĊI LI JBASSRU MUDELLI BĦAL DAWN. FL-AĦĦAR NETT, SE NISTUDJAW IL-FIRXA TA’ OPERABBILTÀ TA’ ĊIRKWIT IBBAŻAT FUQ L-RNA MAĦDUM QABEL. AĦNA SE JUŻAW ĊIRKWIT KAPAĊI BIEX IWETTQU OPERAZZJONIJIET LOĠIKA. GĦAL DAK, AĦNA SE TISTUDJA L-IMĠIBA DINAMIKA F’KUNDIZZJONIJIET AMBJENTALI DIFFERENTI, TISTUDJA L-IMPATT FUQ IR-RATA TAT-TKABBIR TA ‘ESPRESSJONI RNA ETEROLOGU, U TANALIZZA L-ISTABBILTÀ EVOLUZZJONARJU TAĊ-ĊIRKWIT BILLI JWETTQU EVOLUZZJONI SPERIMENTALI PERMEZZ TA’ DILWIZZJONIJIET SERJALI PARALLELI. IL-FEHIM SĦIĦ TA ‘L-IMĠIBA DINAMIKA ESTIŻA TA’ SISTEMI ĠENETIĊI INĠINERIJA FINALMENT JIFFAĊILITA L-IŻVILUPP TA ‘PRINĊIPJI TAD-DISINN BIEX JAGĦMLU L-BIJOLOĠIJA AKTAR PREVEDIBBLI U DESIGNABLE. FIL-QOSOR, L-IMPATT FUQ IX-XJENZA BAŻIKA TAL-RNA U L-BIJOLOĠIJA SINTETIKA, KIF UKOLL L-APPLIKAZZJONIJIET ATTWALI U TAL-PERSPETTIVA, JAGĦMLU DIN L-INVESTIGAZZJONI MULTIDIXXIPLINARI F’WAQTHA U RILEVANTI. (Maltese)
4 August 2022
0 references
MATERIAL GENÉTICO PODE SER PROGRAMADO PARA SISTEMAS EXPRESSOS QUE SENSIBILIZAM, PROCESSAM (SEGUNDO CÁLCULOS LÓGICOS) E RESPONDEM A (Sob A FORMA DE EXPRESSÃO GENÉTICA) DIFERENTES SINAIS MOLECULARES. A BIOLOGIA SINTÉTICA OBJECTO DE UMA ABORDAGEM ATRAVÉS DOS PRINCÍPIOS DE ENGENHARIA DOS SISTEMAS FUNDAMENTAIS, ou seja, ATRAVÉS DA COMBINAÇÃO DA MODELO MATEMÁTICA PARA CAPTURAR A DINÂMICA GENE DA EXPRESSÃO, EXPERIMENTAÇÕES PARA ACOMPANHAR DE FORMA QUANTITATIVA AS CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA PARA ALIMENTAR O PROCESSO DE CONCESSÃO, E NORMALIZAÇÃO GENETICA DA PARTE PARA A COMPOSABILIDADE MODULAR. DETERMINADAMENTE, RELAÇÕES INICIAIS DE CONCEÇÃO DO CIRCUITO SOBRE MODELOS DE REGULAMENTO INCOMPLETOS OU SIMPLÍSTICOS ESTABELECIDOS POR DESENVOLVIMENTOS MOLECULARES E DE BIOLOGIA DE SISTEMAS ANTERIORES. DESIGNADO E CARACTERIZADO PARA A SUA PRINCIPAL FUNCIONALIDADE, UM CIRCUITO SINTÉTICO AINDA APRESENTA MÚLTIPLAS PERGUNTAS, UTILMENTE OBSERVADAS. Por exemplo, os modelos utilizados para orientar o projeto são suficientes?, o comportamento é consistente com os níveis da população e da célula única?, ou qual é a estabilidade evolutiva de um contraste sintético em um organismo vivo? Acreditamos que a boa resolução destas questões conduzirá a uma ressíntese no entendimento da função de circuito. O TRABALHO DE PIONEIROS EM BIOLOGIA SINTÉTICA RESISTEU À MANIPULAÇÃO DA LISTA DE REGULAMENTAÇÃO TRANSCRITÓRIA, DESTINADA À APLICAÇÃO GENÉTICA DOS GATOS LÓGICOS, DOS SWITCHES DE GATOS E DOS OSCILADORES. No entanto, em anos recentes, o ARN tem sido explorado como um substrato ideal para programas de expressão genética de motores que rodam robustamente em VIVO, graças à sua versatilidade funcional e à sua desIGNABILIDADE baseada em modelos ao nível dos nucleótidos. A prova desta adequação são novos mecanismos de controlo da expressão genética com moléculas de ARN quimérico e circuitos funcionais cada vez mais completos, equipados com RNAS reguláveis. Neste projeto, vamos focar-nos nos riboriguladores de iniciação à tradução, ou seja, pequenas moléculas de ARN capazes de interagir de uma forma muito específica com a região 5' não tradutora de um ARN de Mensageiro para regulá-la. Em primeiro lugar, desenvolveremos um novo modelo termodinâmico de interacções de ARN-ARN em VIVO, seguindo uma descrição pormenorizada do terreno correspondente. Vamos adotar um esquema não-equilíbrio e vamos combinar cálculos estruturais com diferentes equações. Este será um instrumento para reconhecer os processos dinâmicos de remodelação intermolecular com impacto na expressão genética. Além disso, analisaremos o comportamento estocástico da riborEGULAÇÃO através do controlo da expressão genética na resolução de uma única célula. Vamos ligar as características estruturais do ARN com a extensão da variedade célula-a-célula, desenvolvendo modelos matemáticos capazes de predizer estas características. Finalmente, vamos estudar a gama de funcionamento de um circuito anteriormente equipado com ARN. Utilizaremos um circuito capaz de realizar operações lógicas. Para isso, estudaremos o comportamento dinâmico em diferentes condições ambientais, estudaremos o impacto na taxa de crescimento da expressão heterológica do ARN e analisaremos a estabilidade evolutiva do circuito através de diluições seriais paralelas. O pleno entendimento do comportamento dinâmico alargado dos sistemas genéticos modificados facilita definitivamente o desenvolvimento de princípios de concepção para tornar a biologia mais previsível e desejável. Em suma, o IMPACTO NA CIÊNCIA BÁSICA DO ARN E NA BIOLOGIA SINTÉTICA, BEM COMO AS APLICAÇÕES ACTUAIS E PERSPECTIVAS, TOMAREM ESTA INVESTIGAÇÃO MULTIDISCIPLINAR TEMPO E RELEVANTE. (Portuguese)
4 August 2022
0 references
GENETISK MATERIALE KAN PROGRAMMERES TIL AT UDTRYKKE SYSTEMER, DER SANSER, BEHANDLER (EFTER LOGISKE BEREGNINGER) OG REAGERER PÅ (I FORM AF GENEKSPRESSION) FORSKELLIGE MOLEKYLÆRE SIGNALER. SYNTETISK BIOLOGI HAR TIL FORMÅL AT NÆRME SIG DETTE VED AT FØLGE GRUNDLÆGGENDE SYSTEMTEKNISKE PRINCIPPER, DVS. GENNEM KOMBINATIONEN AF MATEMATISK MODELLERING FOR AT FANGE GENEKSPRESSIONSDYNAMIKKEN, EKSPERIMENTER FOR PÅ EN KVANTITATIV MÅDE AT OVERVÅGE SYSTEMETS FUNKTIONER TIL FEEDBACK PÅ DESIGNPROCESSEN OG GENETISK DELSTANDARDISERING FOR MODULOPBYGGET KOMPONIBILITET. DET ER KLART, AT DET OPRINDELIGE KREDSLØBSDESIGN AFHÆNGER AF UFULDSTÆNDIGE ELLER FORENKLEDE MODELLER AF REGULERING, DER ER UDARBEJDET AF TIDLIGERE MOLEKYLÆRE OG SYSTEMBIOLOGISKE UDVIKLINGER. NÅR DESIGNET OG KARAKTERISERET FOR SIN VIGTIGSTE FUNKTIONALITET, EN SYNTETISK KREDSLØB STADIG PRÆSENTERER FLERE FORESPØRGSLER, NORMALT OVERSET. FOR EKSEMPEL BRUGES MODELLERNE TIL AT VEJLEDE DESIGNET PRÆDIKTIV NOK? ER ADFÆRDEN KONSEKVENT PÅ POPULATIONEN OG ENKELTCELLENIVEAUERNE?ELLER HVAD ER DEN EVOLUTIONÆRE STABILITET AF EN SYNTETISK KONSTRUKTION I EN LEVENDE ORGANISME? VI MENER, AT EN KORREKT LØSNING AF DISSE SPØRGSMÅL VIL FØRE TIL EN RESYNTESE I FORSTÅELSEN AF KREDSLØB FUNKTION. PIONEER ARBEJDE INDEN FOR SYNTETISK BIOLOGI HVILEDE PÅ MANIPULATION AF LAGET AF TRANSSKRIPTIONELLE FORORDNING, DER FØRER TIL GENETISKE IMPLEMENTERINGER AF LOGIK PORTE, SKIFTE SWITCHES, OG OSCILLATORER. I DE SENERE ÅR ER RNA IMIDLERTID BLEVET UDNYTTET SOM ET IDEELT SUBSTRAT TIL AT UDVIKLE GENEKSPRESSIONSPROGRAMMER, DER ROBUST KØRER IN VIVO, TAKKET VÆRE DETS FUNKTIONELLE ALSIDIGHED OG MODELBASEREDE DESIGNBARHED PÅ NUKLEOTIDNIVEAU. BEVIS FOR DENNE EGNETHED ER NYE MEKANISMER TIL GENEKSPRESSIONSKONTROL MED KIMERISKE RNA-MOLEKYLER OG STADIG MERE KOMPLEKSE FUNKTIONELLE KREDSLØB UDVIKLET MED REGULATORISKE RNA'ER. I DETTE PROJEKT VIL VI FOKUSERE PÅ RIBOREGULATORER AF OVERSÆTTELSESINDVIELSE, DVS. SMÅ RNA-MOLEKYLER, DER ER I STAND TIL AT INTERAGERE PÅ EN MEGET SPECIFIK MÅDE MED DEN 5' UOVERSATTE REGION I EN MESSENGER RNA TIL AT REGULERE RIBOSOMBINDING. FOR DET FØRSTE VIL VI UDVIKLE EN NY TERMODYNAMISK MODEL AF RNA-RNA INTERAKTIONER IN VIVO VED AT FØLGE EN DETALJERET BESKRIVELSE AF DET TILSVARENDE ENGERGI LANDSKAB. VI VIL VEDTAGE EN IKKE-LIGEVÆGTSORDNING, OG VI VIL KOMBINERE STRUKTURELLE BEREGNINGER MED DIFFERENTIALLIGNINGER. DETTE VIL VÆRE MEDVIRKENDE TIL AT GENKENDE DYNAMISKE PROCESSER MED INTERMOLEKULÆR REFOLDING MED INDVIRKNING PÅ GENEKSPRESSION. DERUDOVER VIL VI ANALYSERE DEN STOKASTISKE OPFØRSEL AF RIBOREGULATION VED AT OVERVÅGE GENEKSPRESSION VED EN ENKELT CELLE OPLØSNING. VI VIL FORBINDE RNA STRUKTURELLE FUNKTIONER MED OMFANGET AF CELLE-TIL-CELLE VARIABILITET, UDVIKLE MATEMATISKE MODELLER I STAND TIL AT FORUDSIGE SÅDANNE MØNSTRE. ENDELIG VIL VI STUDERE OPERABILITETSOMRÅDET FOR ET TIDLIGERE KONSTRUERET RNA-BASERET KREDSLØB. VI VIL BRUGE ET KREDSLØB I STAND TIL AT UDFØRE LOGISKE OPERATIONER. TIL DET VIL VI STUDERE DEN DYNAMISKE ADFÆRD UNDER FORSKELLIGE MILJØFORHOLD, STUDERE VIRKNINGEN PÅ VÆKSTRATEN FOR HETEROLOG RNA-UDTRYK OG ANALYSERE KREDSLØBETS EVOLUTIONÆRE STABILITET VED AT UDFØRE EKSPERIMENTEL EVOLUTION GENNEM PARALLELLE SERIEFORTYNDINGER. DEN FULDE FORSTÅELSE AF DEN UDVIDEDE DYNAMISKE ADFÆRD HOS KONSTRUEREDE GENETISKE SYSTEMER LETTER I SIDSTE ENDE UDVIKLINGEN AF DESIGNPRINCIPPER FOR AT GØRE BIOLOGIEN MERE FORUDSIGELIG OG DESIGNBAR. SAMMENFATTENDE GØR INDVIRKNINGEN PÅ GRUNDLÆGGENDE RNA-VIDENSKAB OG SYNTETISK BIOLOGI SAMT DE NUVÆRENDE OG PERSPEKTIVUELLE ANVENDELSER DENNE TVÆRFAGLIGE UNDERSØGELSE RETTIDIG OG RELEVANT. (Danish)
4 August 2022
0 references
MATERIALUL GENETIC POATE FI PROGRAMAT PENTRU A EXPRIMA SISTEME CARE SIMT, PROCESEAZĂ (URMÂND CALCULE LOGICE) ȘI RĂSPUND LA DIFERITE SEMNALE MOLECULARE (SUB FORMA EXPRESIEI GENELOR). BIOLOGIA SINTETICĂ ÎȘI PROPUNE SĂ SE APROPIE DE ACEASTA URMÂND PRINCIPIILE FUNDAMENTALE ALE INGINERIEI SISTEMELOR, ȘI ANUME, PRIN COMBINAREA MODELĂRII MATEMATICE PENTRU A CAPTA DINAMICA EXPRESIEI GENELOR, EXPERIMENTE DE MONITORIZARE CANTITATIVĂ A CARACTERISTICILOR SISTEMULUI PENTRU A OFERI FEEDBACK PROCESULUI DE PROIECTARE ȘI STANDARDIZAREA PĂRȚII GENETICE PENTRU COMPOZIȚIA MODULARĂ. DESIGUR, PROIECTAREA INIȚIALĂ A CIRCUITELOR SE BAZEAZĂ PE MODELE INCOMPLETE SAU SIMPLISTE DE REGULAMENT STABILITE PRIN EVOLUȚIILE ANTERIOARE ALE BIOLOGIEI MOLECULARE ȘI SISTEMELOR. ODATĂ PROIECTAT ȘI CARACTERIZAT PENTRU FUNCȚIONALITATEA SA PRINCIPALĂ, UN CIRCUIT SINTETIC PREZINTĂ ÎN CONTINUARE MAI MULTE INTEROGĂRI, DE OBICEI TRECUTE CU VEDEREA. DE EXEMPLU, SUNT MODELELE FOLOSITE PENTRU A GHIDA DESIGNUL SUFICIENT DE PREDICTIV? ESTE COMPORTAMENTUL CONSECVENT LA NIVEL DE POPULAȚIE ȘI CELULE UNICE SAU CARE ESTE STABILITATEA EVOLUTIVĂ A UNUI CONSTRUCT SINTETIC ÎNTR-UN ORGANISM VIU? CREDEM CĂ REZOLVAREA CORECTĂ A ACESTOR ÎNTREBĂRI VA DUCE LA O RESINTEZĂ ÎN ÎNȚELEGEREA FUNCȚIEI CIRCUITULUI. MUNCA DE PIONIERAT ÎN BIOLOGIA SINTETICĂ S-A BAZAT PE MANIPULAREA STRATULUI DE REGLEMENTARE TRANSCRIPȚIONALĂ, CONDUCÂND LA IMPLEMENTĂRI GENETICE ALE PORȚILOR LOGICE, COMUTATOARE ȘI OSCILATOARE. CU TOATE ACESTEA, ÎN ULTIMII ANI, ARN A FOST EXPLOATAT CA UN SUBSTRAT IDEAL PENTRU INGINERIA PROGRAMELOR DE EXPRESIE A GENELOR CARE RULEAZĂ ROBUST IN VIVO, DATORITĂ VERSATILITĂȚII SALE FUNCȚIONALE ȘI PROIECTABILITĂȚII BAZATE PE MODELE LA NIVEL DE NUCLEOTIDE. DOVADA ACESTEI CALITĂȚI SUNT MECANISME NOI DE CONTROL AL EXPRESIEI GENELOR CU MOLECULE DE ARN CHIMERIC ȘI CIRCUITE FUNCȚIONALE DIN CE ÎN CE MAI COMPLEXE, PROIECTATE CU ARN-URI DE REGLEMENTARE. ÎN ACEST PROIECT, NE VOM CONCENTRA PE RIBOREGULATORII DE INIȚIERE A TRADUCERII, ADICĂ MOLECULELE MICI DE ARN CAPABILE SĂ INTERACȚIONEZE ÎNTR-UN MOD FOARTE SPECIFIC CU REGIUNEA 5’ NETRADUSĂ A UNUI ARN MESSENGER PENTRU A REGLEMENTA LEGAREA RIBOSOME. ÎN PRIMUL RÂND, VOM DEZVOLTA UN NOU MODEL TERMODINAMIC DE INTERACȚIUNI ARN-ARN IN VIVO, URMÂND O DESCRIERE DETALIATĂ A PEISAJULUI ENGERGY CORESPUNZĂTOR. VOM ADOPTA O SCHEMĂ DE NON-ECHILIBRU ȘI VOM COMBINA CALCULELE STRUCTURALE CU ECUAȚIILE DIFERENȚIALE. ACEST LUCRU VA FI ESENȚIAL PENTRU RECUNOAȘTEREA PROCESELOR DINAMICE DE REFACERE INTERMOLECULARĂ CU IMPACT ASUPRA EXPRESIEI GENELOR. ÎN PLUS, VOM ANALIZA COMPORTAMENTUL STOCASTIC AL RIBOREGULAȚIEI PRIN MONITORIZAREA EXPRESIEI GENELOR LA REZOLUȚIA UNEI SINGURE CELULE. VOM LEGA CARACTERISTICILE STRUCTURALE ALE ARN DE GRADUL VARIABILITĂȚII CELULARE, DEZVOLTÂND MODELE MATEMATICE CAPABILE SĂ PREZICĂ ASTFEL DE MODELE. ÎN CELE DIN URMĂ, VOM STUDIA GAMA DE OPERABILITATE A UNUI CIRCUIT PE BAZĂ DE ARN PROIECTAT ANTERIOR. VOM FOLOSI UN CIRCUIT CAPABIL SĂ EFECTUEZE OPERAȚII LOGICE. PENTRU ACEASTA, VOM STUDIA COMPORTAMENTUL DINAMIC ÎN DIFERITE CONDIȚII DE MEDIU, VOM STUDIA IMPACTUL ASUPRA RATEI DE CREȘTERE A EXPRESIEI ARN HETEROLOG ȘI VOM ANALIZA STABILITATEA EVOLUTIVĂ A CIRCUITULUI PRIN EFECTUAREA EVOLUȚIEI EXPERIMENTALE PRIN DILUȚII SERIALE PARALELE. ÎNȚELEGEREA DEPLINĂ A COMPORTAMENTULUI DINAMIC EXTINS AL SISTEMELOR GENETICE PROIECTATE FACILITEAZĂ ÎN CELE DIN URMĂ DEZVOLTAREA PRINCIPIILOR DE PROIECTARE PENTRU A FACE BIOLOGIA MAI PREVIZIBILĂ ȘI MAI PROIECTABILĂ. ÎN CONCLUZIE, IMPACTUL ASUPRA ȘTIINȚEI DE BAZĂ A ARN-ULUI ȘI ASUPRA BIOLOGIEI SINTETICE, PRECUM ȘI ASUPRA APLICAȚIILOR ACTUALE ȘI DE PERSPECTIVĂ FAC CA ACEASTĂ INVESTIGAȚIE MULTIDISCIPLINARĂ SĂ FIE OPORTUNĂ ȘI RELEVANTĂ. (Romanian)
4 August 2022
0 references
GENETISKT MATERIAL KAN PROGRAMMERAS FÖR ATT UTTRYCKA SYSTEM SOM KÄNNER, BEARBETAR (EFTER LOGISKA BERÄKNINGAR) OCH SVARAR PÅ (I FORM AV GENUTTRYCK) OLIKA MOLEKYLÄRA SIGNALER. SYNTETISK BIOLOGI SYFTAR TILL ATT NÄRMA SIG DETTA GENOM ATT FÖLJA GRUNDLÄGGANDE SYSTEMTEKNISKA PRINCIPER, DET VILL SÄGA GENOM KOMBINATIONEN AV MATEMATISK MODELLERING FÖR ATT FÅNGA GENUTTRYCKSDYNAMIKEN, EXPERIMENT FÖR ATT PÅ ETT KVANTITATIVT SÄTT ÖVERVAKA SYSTEMETS EGENSKAPER FÖR ATT ÅTERKOPPLA DESIGNPROCESSEN, OCH GENETISK DELSTANDARDISERING FÖR MODULÄR JÄMFÖRBARHET. DEN INLEDANDE KRETSUTFORMNINGEN BYGGER FÖRVISSO PÅ OFULLSTÄNDIGA ELLER FÖRENKLADE REGLERINGSMODELLER SOM FASTSTÄLLTS GENOM TIDIGARE MOLEKYLÄR- OCH SYSTEMBIOLOGINS UTVECKLING. EN GÅNG UTFORMAD OCH KARAKTERISERAD FÖR SIN HUVUDSAKLIGA FUNKTIONALITET, EN SYNTETISK KRETS PRESENTERAR FORTFARANDE FLERA FRÅGOR, VANLIGTVIS FÖRBISES. TILL EXEMPEL, ANVÄNDS DE MODELLER SOM ANVÄNDS FÖR ATT STYRA DESIGNEN PREDIKTIV NOG? ÄR BETEENDET KONSEKVENT PÅ POPULATIONEN OCH ENSKILDA CELLNIVÅER?ELLER VAD ÄR EVOLUTIONÄR STABILITET AV EN SYNTETISK KONSTRUKTION I EN LEVANDE ORGANISM? VI TROR ATT EN KORREKT LÖSNING AV DESSA FRÅGOR KOMMER ATT LEDA TILL EN NY SYNTES I FÖRSTÅELSEN AV KRETSFUNKTIONEN. PIONJÄRARBETET INOM SYNTETISK BIOLOGI UTGICK FRÅN MANIPULERINGEN AV LAGRET AV TRANSKRIPTIONSREGLERING, VILKET LEDDE TILL GENETISKA IMPLEMENTERINGAR AV LOGISKA GRINDAR, VÄXLARE OCH OSCILLATORER. UNDER DE SENASTE ÅREN HAR RNA UTNYTTJATS SOM ETT IDEALISKT SUBSTRAT FÖR INGENJÖRSPROGRAM FÖR GENUTTRYCK SOM ROBUST KÖRS IN VIVO, TACK VARE SIN FUNKTIONELLA MÅNGSIDIGHET OCH MODELLBASERADE DESIGNBARHET PÅ NUKLEOTIDNIVÅ. BEVIS PÅ DENNA LÄMPLIGHET ÄR NYA MEKANISMER FÖR GENUTTRYCKSKONTROLL MED CHIMERISKA RNA-MOLEKYLER OCH ALLTMER KOMPLEXA FUNKTIONELLA KRETSAR SOM KONSTRUERATS MED REGULATORISKA RNAS. I DETTA PROJEKT KOMMER VI ATT FOKUSERA PÅ RIBOREGULATORER AV ÖVERSÄTTNINGSINITIERING, DET VILL SÄGA SMÅ RNA-MOLEKYLER SOM KAN INTERAGERA PÅ ETT MYCKET SPECIFIKT SÄTT MED 5’ OÖVERSATT REGION AV EN MESSENGER RNA FÖR ATT REGLERA RIBOSOMBINDNING. I FÖRSTA HAND KOMMER VI ATT UTVECKLA EN NY TERMODYNAMISK MODELL AV RNA-RNA INTERAKTIONER IN VIVO GENOM ATT FÖLJA EN DETALJERAD BESKRIVNING AV MOTSVARANDE ENGERGY LANDSKAP. VI KOMMER ATT ANTA ETT ICKE-JÄMVIKTSSYSTEM OCH VI KOMMER ATT KOMBINERA STRUKTURELLA BERÄKNINGAR MED DIFFERENTIALEKVATIONER. DETTA KOMMER ATT VARA AVGÖRANDE FÖR ATT KÄNNA IGEN DYNAMISKA PROCESSER AV INTERMOLECULAR REFOLDING MED INVERKAN PÅ GENUTTRYCK. DESSUTOM KOMMER VI ATT ANALYSERA DET STOKASTISKA BETEENDET HOS RIBOREGULATION GENOM ATT ÖVERVAKA GENUTTRYCK VID ENCELLSUPPLÖSNING. VI KOMMER ATT KOPPLA RNA STRUKTURELLA FUNKTIONER MED OMFATTNINGEN AV CELL-TILL-CELL VARIABILITET, UTVECKLA MATEMATISKA MODELLER SOM KAN FÖRUTSÄGA SÅDANA MÖNSTER. SLUTLIGEN KOMMER VI ATT STUDERA FUNKTIONSOMRÅDET FÖR EN TIDIGARE KONSTRUERAD RNA-BASERAD KRETS. VI KOMMER ATT ANVÄNDA EN KRETS SOM KAN UTFÖRA LOGISKA OPERATIONER. FÖR DET KOMMER VI ATT STUDERA DET DYNAMISKA BETEENDET I OLIKA MILJÖFÖRHÅLLANDEN, STUDERA INVERKAN PÅ TILLVÄXTHASTIGHETEN AV HETEROLOGT RNA-UTTRYCK OCH ANALYSERA KRETSENS EVOLUTIONÄRA STABILITET GENOM ATT UTFÖRA EXPERIMENTELL EVOLUTION GENOM PARALLELLA SERIEUTSPÄDNINGAR. DEN FULLSTÄNDIGA FÖRSTÅELSEN FÖR DET UTÖKADE DYNAMISKA BETEENDET HOS KONSTRUERADE GENETISKA SYSTEM UNDERLÄTTAR I SLUTÄNDAN UTVECKLINGEN AV DESIGNPRINCIPER FÖR ATT GÖRA BIOLOGIN MER FÖRUTSÄGBAR OCH DESIGNBAR. SAMMANFATTNINGSVIS GÖR INVERKAN PÅ GRUNDLÄGGANDE RNA-VETENSKAP OCH SYNTETISK BIOLOGI, LIKSOM DE AKTUELLA OCH PERSPEKTIVAPPLIKATIONERNA, DENNA TVÄRVETENSKAPLIGA UNDERSÖKNING LÄGLIG OCH RELEVANT. (Swedish)
4 August 2022
0 references
Paterna
0 references
20 December 2023
0 references
Identifiers
PGC2018-101410-B-I00
0 references