合成生物学論文メモ (Oct 2020)

読み流した論文のメモ。黒色はメモ、緑色は感想、赤色は特に面白いと思ったもの。
9報

Synthetic Biology

Transcription/Translation Control

遺伝子回路、転写翻訳制御など

• Genetic circuit characterization by inferring RNA polymerase movement and ribosome usage
• Authors: Amin Espah Borujeni, Jing Zhang, Hamid Doosthosseini, Alec A. K. Nielsen & Christopher A. Voigt
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-18630-2
• Institution: MIT, USA

RNA-seaとRibosome Profilingで論理回路の各パーツについて精密な定量化を行い、各パーツで生じるモデルとの相違を特徴として分別。(Bacteria: E.coli)
パーツの定量化についてはほぼ完成系では。

• Protease circuits for processing biological information
• Authors: Brandon Alexander Holt, Gabriel A. Kwong
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-18840-8
• Institution: Georgia Tech, USA; Emory Univeristy, USA

ペプチド付きのリポソームにプロテアーゼや阻害剤を封入し、添加し別のプロテアーゼやリパーゼによって封入したプロテアーゼを取り出して活性を制御する論理回路を実装。(Bacteria: E.coli)
リポソームを使った制御というのが面白い。E.coliで実装しているように内在性のプロテアーゼやリパーゼを使って制御が出来るので、特定の臓器へのドラッグデリバリーシステムなんかに応用出来そう。

RNA Synthetic Biology

アプタマー、リボザイムなど

• A deep learning approach to programmable RNA switches
• Authors: Nicolaas M. Angenent-Mari, Alexander S. Garruss, Luis R. Soenksen, George Church, James J. Collins
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-18677-1
• Institution: Harvard University, USA; MIT, USA

Toehold Switchの配列-機能データから機能(ON/OFF)活性を予測するモデルとして、CNN、LSTMから成るニューラルネットを提案し、スイッチのデザインの流れを確立。
BERTで出来そう。

Optogenetics

光駆動型ツール、蛍光イメージング、光受容体など、その他〇〇genetics系

• Resonance energy transfer sensitises and monitors in situ switching of LOV2-based optogenetic actuators
• Authors: Li-Li Li, Florence M. Klein, Lorenzo Li Greci, Arkadiusz Popinigis, Florian Freudenberg, Michael J. Courtney
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-18816-8
• Institution: University of Turku, Finland

mTurquoise2の励起エネルギーをAsLOV2の励起に利用するRET(resonance energy transfer)ベースのオプトジェネティックツールを開発。(Mammalian cells: Hippocampal and cortical neuron, HEK293T)
蛍光タンパクの蛍光量で足りるんだという驚き。

CRISPR/Cas

クリスパー系

• A compact Cascade–Cas3 system for targeted genome engineering
• Authors: Bálint Csörgő, Lina M. León, Ilea J. Chau-Ly, Alejandro Vasquez-Rifo, Joel D. Berry, Caroline Mahendra, Emily D. Crawford, Jennifer D. Lewis, Joseph Bondy-Denomy
• Journal: Nature Methods
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41592-020-00980-w
• Institution: UCSF, USA

Cas5,7,8複合体とCas3のヘリカーゼヌクレアーゼ活性を利用して、ゲノムの大規模な(7-424kbp)欠損を人為的かつ部位特異的に導入する技術を確立。

Metabolic/Signal Pathway Engineering

シグナル経路、代謝経路、酵素工学など

• A fluoride-responsive genetic circuit enables in vivo biofluorination in engineered Pseudomonas putida
• Authors: Patricia Calero, Daniel C. Volke, Phillip T. Lowe, Charlotte H. Gotfredsen, David O’Hagan, Pablo I. Nikel
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-18813-x
• Institution: Technical University of Denmark, Denmark

P.putidaにおいてリボスイッチベースのフッ化物バイオセンサー、フッ化物存在下で活性化する代謝経路をそれぞれ実装し、フッ素を含む糖である5'-fluoro-5'-adenosineの有機合成に成功。(cell-free, Bacteria: P.putida)
バイオセンサーから代謝合成経路の実装までまとめて一本で、すごいボリューム。

• Genome-scale metabolic rewiring improves titers rates and yields of the non-native product indigoidine at scale
• Authors: Deepanwita Banerjee, Thomas Eng, Andrew K. Lau, Yusuke Sasaki, Brenda Wang, Yan Chen, Jan-Philip Prahl, Vasanth R. Singan, Robin A. Herbert, Yuzhong Liu, Deepti Tanjore, Christopher J. Petzold, Jay D. Keasling, Aindrila Mukhopadhyay
• Journal: Nature Communications
• Year: 2020
• DOI: 10.1038/s41467-020-19171-4
• Institution: Lawrence Berkeley National Laboratory, USA

P.putidaゲノムにおいて生育に必要な最小遺伝子セットを同定し、非天然の合成経路を細胞生育と結びつける事に成功。 であるindigoidine合成。
最小遺伝子セットのアプローチを初めて知ったけれど、面白い事を考えるなあという感想。