Biologia syntetyczna: budowanie funkcjonalnych układów ze standaryzowanych części

• Autorzy: Jankowska E. , Szczepaniak K. , Sabat D.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biologia syntetyczna to nowa, dynamicznie rozwijająca się dziedzina nauk biologicznych, łącząca elementy biologii molekularnej, inżynierii genetycznej i bioinformatyki. Jej założeniem jest stosowanie inżynieryjnego podejścia do projektowania żywych układów pełniących rozmaite funkcje. To podejście przejawia się między innymi w tym, że tworzone, gromadzone i używane są standaryzowane "części" biologiczne, dające się w prosty sposób łączyć w bardziej złożone funkcjonalne układy. Istotny wkład w dynamiczny rozwój biologii syntetycznej ma działalność silnej społeczności naukowców i studentów uczestniczących rokrocznie w konkursie iGEM (International Genetically Engineered Machine). Drużyna z Uniwersytetu Warszawskiego (UW) reprezentowała Polskę w tej rywalizacji już czterokrotnie. W ramach zeszłorocznego konkursu rozpoczęliśmy projekt mający na celu stworzenie "adaptorów ekspresji". Wyszliśmy od problemu jakim jest nierówny poziom ekspresji różnych białek znajdujących się pod kontrolą tego samego RBS (Ribosome Binding Site, miejsca wiązania rybosomu). Przy użyciu odpowiedniego algorytmu stworzyliśmy adaptory zawierające zadany RBS i pozwalające na uzyskanie jednolitego poziomu ekspresji różnych białek umieszczanych za takim adaptorem. Przeprowadziliśmy wstępne badania laboratoryjne, ale prace nad ostatecznym potwierdzeniem działania adaptorów wciąż są prowadzone na Wydziale Biologii UW. W tej pracy, oprócz zarysu projektu, rozpoczętego w roku 2011 przedstawimy zwięźle główne założenia biologii syntetycznej oraz miejsce konkursu iGEM w jej rozwoju.

EN

Synthetic biology is a novel, dynamically developing branch of biological sciences which incorporates molecular biology, genetic engineering and bioinformatics. Its main principle is to apply engineering approach to the design of living systems performing various functions. This approach is manifested in creating, gathering, and using standardized biological ‘parts’, which can be easily merged into more sophisticated, functional systems. Dynamic development of synthetic biology is facilitated by active community of scientists and students participating every year in the iGEM competition (International Genetically Engineered Machine). University of Warsaw (UW) Team represented Poland four times in this competition. In our last year’s entry we undertook the project of creating brand new type of parts called “expression adapters”. What inspired us was the problem of unstandardized expression level of different proteins being under control of the same RBS (Ribosome Binding Site). Using adequate algorithm we obtained adapters including given RBS and allowing for uniform expression rates of different proteins fused with this adapter. We conducted preliminary work in wet laboratory, but research aiming for final confirmation of adapters’ operation is still being conducted at the Faculty of Biology, UW. In this paper, apart from outlining the scientific project we initiated in 2011, we will briefly present the main aspects of synthetic biology and the role of iGEM competition in its development.

Słowa kluczowe

PL

wibrodiagnostyka; estymatory sygnału drganiowego; SIBI; MATLAB

EN

vibrodiagnostics; vibroacoustics estimators; SIBI; MATLAB

• Wydawca: Instytut Informatyki Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
• Czasopismo: Studia i Materiały Informatyki Stosowanej
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 10
• Strony: 22--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Jankowska E.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii, Instytut Genetyki i Biotechnologii, ul. A. Pawińskiego 5a, 02-106 Warszawa
• Koło Naukowe Biologii Syntetycznej “Genesis”, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

autor

Szczepaniak K.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii, Zakład Biologii Molekularnej, ul. I. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa
• Koło Naukowe Biologii Syntetycznej “Genesis”, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

autor

Sabat D.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii, Instytut Genetyki i Biotechnologii, ul. A. Pawińskiego 5a, 02-106 Warszawa
• Koło Naukowe Biologii Syntetycznej “Genesis”, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Bibliografia

• 1. Waclaw Szybalski, In Vivo and in Vitro Initiation of Transcription, Page 405. In: A. Kohn and A. Shatkay (Eds.), Control of Gene Expression, pp. 23–4, and Discussion pp. 404–5 (Szybalski's concept of Synthetic Biology), 411–2, 415–7. New York: Plenum Press, 1974.
• 2. Mukherji S, van Oudenaarden A. Synthetic biology: understanding biological design from synthetic circuits. Nat Rev Genet. 2009 Dec;10(12):859-71. Epub 2009 Nov 10. Review. PubMed PMID: 19898500; PubMed Central PMCID: PMC3138802.
• 3. Gilbert ES, Walker AW, Keasling JD. A constructed microbial consortium for biodegradation of the organophosphorus insecticide parathion. Appl Microbiol Biotechnol. 2003; 61:77–81. [PubMed: 12658518]
• 4. Rajendran M, Ellington AD. Selection of fluorescent aptamer beacons that light up in the presence of zinc. Anal Bioanal Chem. 2008; 390:1067–1075. [PubMed: 18049815].
• 5. Steen EJ, Chan R, Prasad N, Myers S, Petzold CJ, Redding A, Ouellet M, Keasling JD. Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the production of n-butanol. Microb Cell Fact. 2008; 7:36. [PubMed: 19055772].
• 6. Waks Z, Silver PA. Engineering a synthetic dual organism system for hydrogen production. Applied and Environmental Microbiology. 2009; 75:1867–75. [PubMed: 19201964].
• 7. Anderson JC, Clarke EJ, Arkin AP, Voigt CA. Environmentally controlled invasion of cancer cells by engineered bacteria. J Mol Biol. 2006; 355:619–627. [PubMed: 16330045].
• 8. www.igem.org.
• 9. http://partsregistry.org.
• 10.Knight, T. (2003), Idempotent Vector Design for Standard Assembly of Biobricks. MIT Synthetic Biology Working Group.
• 11. Salis HM, Mirsky EA, Voigt CA. Automated design of synthetic ribosome binding sites to precisely control protein expression. Nat Biotechnol. 2009 Oct;27(10):946-50. Epub 2009 Oct 4. PubMed PMID: 19801975; PubMed Central PMCID: PMC2782888.
• 12.Varshavsky A. The N-end rule pathway of protein degradation. Genes Cells. 1997 Jan;2(1):13-28. Review. PubMed PMID: 9112437.
• 13. http://2010.igem.org/Team:Warsaw.
• 14. http://2011.igem.org/Team:Warsaw.
• 15.Goodman C. Engineering ingenuity at iGEM. Nat Chem Biol. 2008 Jan;4(1):13. [PubMed PMID: 18084272].
• 16. Johne R, Müller H, Rector A, van Ranst M, Stevens H. Rolling-circle amplification of viral DNA genomes using phi29 polymerase. Trends Microbiol. 2009 May;17(5):205- 11. doi: 10.1016/j.tim.2009.02.004. Epub 2009 Apr 15. Review. [PubMed PMID: 19375325].
• 17.Kozak M. Initiation of translation in prokaryotes and eukaryotes. Gene. 1999 Jul 8;234(2):187-208. Review. [PubMed PMID: 10395892.].
• 18.Bielecki J, Youngman P, Connelly P, Portnoy DA. Bacillus subtilis expressing a haemolysin gene from Listeria monocytogenes can grow in mammalian cells. Nature. 1990 May 10;345(6271):175-6. [PubMed PMID: 2110628.].
• 19.Remington SJ. Green fluorescent protein: a perspective. Protein Sci. 2011 Sep;20(9):1509-19. doi: 10.1002/pro.684. Epub 2011 Jul 19. Review. PubMed PMID: 21714025; PubMed Central PMCID: PMC3190146.