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题名生物振荡的设计原理与人工合成
被引量：1
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作者
姜源旭
范盈盈
魏平
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机构
中国科学院深圳先进技术研究院
北京大学前沿交叉学科研究院
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出处
《合成生物学》
北大核心
2025年第3期516-531,共16页
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基金
国家重点研发计划(2024YFA0919500,2023YFF1204500)。
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文摘
振荡现象在各类生物体系中发挥着关键的生理功能。自20世纪50年代以来,学界就已经开始了关于生物振荡成因的理论探索。进入21世纪,三抑制振荡子(repressilator)系统的人工合成,标志着现代合成生物学的开端,也标志着人工合成生物振荡的研究开启了黄金时代。本文将回顾本领域近二十余年的发展成果,从设计原理、人工合成与实际应用三个方面加以论述。生物振荡产生的三个主要条件是负反馈网络结构、足够长的时间延迟和非线性调控关系;通过调整网络拓扑结构或引入外界周期信号,可以提升振荡的可调性与稳定性。最早的合成振荡系统完全基于转录调控,而时至今日,在蛋白、代谢乃至多细胞群体水平的合成振荡都已实现。这种人工合成的振荡系统将有助于调控种群生长、提高发酵效率、影响细胞命运,并有望为免疫治疗提供全新的思路。
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关键词
生物振荡
调控网络
网络拓扑
同步化
人工合成
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Keywords
biological oscillation
regulatory network
network topology
synchronization
artificial synthesis
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分类号
Q81
[生物学—生物工程]
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题名DNA数字信息存储:造梦、追梦与圆梦
被引量：2
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作者
钱珑
沈玥
元英进
欧阳颀
杨焕明
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机构
北京大学前沿交叉学科研究院定量生物学中心
深圳华大生命科学研究院
广东省高通量基因组测序与合成编辑应用重点实验室
天津大学
天津大学教育部“珠峰计划”合成生物学前沿科学中心
天津大学系统生物工程教育部重点实验室
中国科学院
中国科学院大学
中国医学科学院
华大基因
发展中国家科学院(TWAS)
美国国家科学院
德国国家科学院
丹麦皇家科学院
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出处
《合成生物学》
CSCD
2021年第3期303-304,共2页
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文摘
生物体具有精妙绝伦的信息系统。2010年,美国J.Craig Venter研究院将化学合成的约1 Mb的基因组DNA导入受体细菌,成功启动了世界首个“人造生命”辛西娅。这条基因组携带有46位科学家的姓名和一个专属邮箱地址,诉说着人类作为造物主,设计生命、书写遗传密码的浪漫主义情怀。如今,虽然我们对基因组的奥秘仍一知半解,将人工信息写入DNA分子却已成为触手可及的技术现实。DNA信息存储从狭义上讲,是以线性碱基序列的形式,合成并保存编码任意数字信息的DNA分子;从广义上讲,意味着数字信息与生命信息的物理融合。2018年底,美国国家标准技术研究所、国际半导体研究联盟、美国情报高级研究计划局等联合发布《半导体合成生物学路线图》;2021年5月,我国科技部发布了“十四五”国家重点研发计划“生物与信息融合”(BT与IT融合)重点专项项目申报指南。这代表着世界两大经济体对于以DNA存储为代表的未来颠覆性融合技术的顶层认可。
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关键词
遗传密码
人造生命
碱基序列
高级研究计划局
合成生物学
美国国家标准
DNA
数字信息
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分类号
Q819
[生物学—生物工程]
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题名基于靶标结构的环肽分子计算设计
被引量：1
- 3
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作者
王凡灏
来鲁华
张长胜
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机构
北京大学前沿交叉学科研究院定量生物学中心
北京大学化学与分子工程学院
北京大学-清华大学生命科学联合中心
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出处
《合成生物学》
CSCD
2023年第3期551-570,共20页
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基金
国家自然科学基金(21977007)。
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文摘
环肽在调控蛋白质-蛋白质相互作用方面具有独特的优势,在新药研发领域受到了越来越多的关注。蛋白质相互作用界面一般较大而平坦,相较于小分子化合物,环肽分子更容易获得与这些靶标位点结合的高亲和力和高特异性。相较于线性多肽或蛋白质,环肽结构一般具有更大的骨架刚性,更难被酶降解,从而在代谢上更稳定,而且环肽更易于通过修饰改造增加跨膜活性,从而结合细胞内的靶标蛋白。结构数据和结构建模方法是开发基于靶标结构计算设计环肽药物的基础。本文分析了蛋白质结构数据库中环肽与靶标蛋白结合情况,介绍了目前环肽构象生成或结构预测的四类主要算法;总结了基于靶标结构计算设计环肽分子的主要方法,包括基于分子对接的虚拟筛选方法、借助于动力学模拟的设计方法、从头生成的设计方法以及具有跨膜活性的环肽设计方法;并展望了数据驱动的机器学习方法在环肽设计领域中的可能应用以及未来环肽药物分子开发的可能方向。
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关键词
环肽
多肽药物
多肽设计
构象生成
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Keywords
cyclic peptides
peptide drugs
peptide design
conformation generation
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分类号
Q816
[生物学—生物工程]
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