非催化元件設計的研究進展

自?2005?年啟動子庫被引入精細調控代謝途徑理念后，多種宿主細胞（如大腸桿菌、酵母菌以及放線菌等）啟動子庫相繼被開發和被設計。隨著大數據和人工智能技術的發展，針對特定需求啟動子序列，借助人工神經網絡系統及計算機輔助設計，人工設計預測模型的訓練集與測試集回歸相關系數可達到98%。英國劍橋大學的?Rackham?與?Chin利用篩選法獲得了正交的核糖體?RNA-mRNA?正交對。在細胞內，只有當兩者都表達時，核糖體才能正常地識別特定的?mRNA?而產生功能蛋白。同時，他們還利用不同的正交對拓撲結構構建了更多翻譯水平的邏輯門，為人工設計與宿主遺傳背景正交的遺傳線路奠定了基礎。

目前，在生物元件方面已完成了多種不同來源的啟動子、核糖體結合位點與終止子元件庫的構建及預測設計，實現了強度跨度大、梯度密集的元件庫。此外，越來越多新穎的元件不斷被開發，如核酸開關（riboswitch）、核酸調節子（riboregulator）等順式作用元件，以及轉錄激活樣效應子（transcription activated-like effector，TALE）、CRISPR/Cas9?系統等反式元件，為代謝平衡優化與復雜遺傳環路設計提供了堅實保障。如果將非催化元件作為“基礎工具”，那么催化元件可看做“功能工具”，對實現代謝途徑高效運行具有至關重要的作用。