Řízená evoluce boolovských genetických obvodů v bakteriích David Beneš, Research Institute of the IT4Innovations Centre of Excellence, Faculty of Philosophy.

Prezentace na téma: "Řízená evoluce boolovských genetických obvodů v bakteriích David Beneš, Research Institute of the IT4Innovations Centre of Excellence, Faculty of Philosophy."— Transkript prezentace:

1 Řízená evoluce boolovských genetických obvodů v bakteriích David Beneš, Research Institute of the IT4Innovations Centre of Excellence, Faculty of Philosophy and Science, Silesian University in Opava ENBIK 2014

2 Obsah 1.Genetický obvod 2.Screening / selekce 3.Řízená evoluce 4.Duální selekce 5.Výsledky experimentů

3 Genetický obvod www.elec.york.ac.uk Vstup: protein (TF) Výstup: aktivace transkripce (ON/OFF)

4 Screening http://en.wikipedia.org/wiki/Blue_white_screen Dvoustavový obvod (ON/OFF) musí být testován na všechny různé stavy se všemi 4 kombinacemi vstupu.

5 Selekce http://blog.foodnetwork.com/ Korektně fungující obvody zvýší šanci na přežití hostitele. Nekorektně fungující obvody jsou odstraněny úhynem hostitele.

6 Řízená evoluce Řízená evoluce pro výrobu genetických obvodů je iterativní proces sestávající z následujících kroků: 1)Vygenerování variant obvodu 2)Screening a selekce pro výběr nejlépe fungujících obvodů

7 Řízená evoluce Omezení řízené evoluce 1) Omezená velikost genetických knihoven 2) Omezená rychlost screeningu / selekce 3) Je vyžadováno množství laboratorních intervencí

8 Řízená evoluce ON selekce: přežijí jen bakterie s funkčním „záchranným“ genem (antitoxin 1) OFF selekce: přežijí jen bakterie bez funkčního „zabijáckého“ genu (toxin 2)

9 Řízená evoluce – duální protokol Běžný protokol: ON a OFF selekce opakovaně v různých prostředích nutnost laboratorních intervencí Duální protokol: ON selekce a OFF selekce mohou probíhat současně v tomtéž prostředí snižuje potřebu laboratorních intervencí screening a selekce probíhají co nejvíce autonomně

10 Duální selekce – pravdivostní tabulka InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010

11 Duální selekce –hradlo YES t1 – toxin 1 a1 – antitoxin 1 t2 – toxin 2 a2 – antitoxin 2 tfa – transkripční faktor (aktivátor) rel – relaxáza gfp – zelený flouorescenční protein

12 Duální selekce –legenda Bakterie se vstupním plazmidem (pSU2007) Bakterie s výpočetním plazmidem (RP4) Bakterie s oběma plazmidy E. Coli K12 derivative BW27783

13 Duální selekce – toxiny Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 ( ccdB-ccdA ) Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2 (hok-sok)

14 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR NOT TAUT YES NOT Fáze 1 - 00:00:00

15 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR NOT TAUT YES NOT Fáze 1 - 01:00:00

16 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR NOT YES Fáze 1 - 02:00:00

17 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR NOT YES Fáze 1 - 03:00:00

18 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES Fáze 1 - 04:00:00

19 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 00:00:00

20 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 00:30:00

21 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 01:00:00

22 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 01:30:00

23 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 02:00:00

24 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 02:30:00 Toxiny / antitoxiny: CONTR – a1, t2 YES – a1, t1, a2, t2 Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2

25 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES CONTR YES CONTR YES CONTR Fáze 2 - 03:00:00 Toxiny / antitoxiny: CONTR – a1, t2 YES – a1, t1, a2, t2 Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2

26 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES Fáze 2 - 03:30:00 Toxiny / antitoxiny: CONTR – a1, t2 YES – a1, t1, a2, t2 Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2

27 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES Fáze 2 - 04:00:00 Proteiny YES – rel Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2

28 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES Fáze 2 - 04:30:00 Proteiny YES – rel Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2

29 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES Fáze 2 - 05:00:00 Proteiny YES – rel Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2 YES

30 Duální selekce –hradlo YES InputYESNOTTAUTCONT 0 (Off)0110 1 (On)1010 YES Fáze 2 - 05:30:00 Proteiny YES – gfp Antitoxin a1 ruší efekt toxinu t1 Antitoxin a2 ruší efekt toxinu t2 YES

31 Duální selekce –Fáze 1 - hradlo NOT

32 Duální selekce –Fáze 2 - hradlo NOT

33 Fáze 1

34 Fáze 2

35 Děkuji za pozornost!