人工合成代谢路径CAD系统研究

【摘要】合成生物学飞速发展,工程领域对设计外源基因引入载体细胞引导路径合成从而获得目标产物的需求大大增加,这已经是工业化生产中获得自然界中产量少的化合物的一个重要方法。人工合成代谢路径设计已经是当前工程领域的一个研究热点,该领域的发展对医疗、工业等方面都有至关重要的作用。虽然很多实验组从实验角度完成人工合成代谢路径的设计工作,但始终没能设计出一个专门的平台来辅助相关的工作,人工合成代谢路径设计的工作由路径设计、合成基因设计、寡核苷酸切割等工作组合执行完成,这是一个复杂的过程,其中每部分工作基于不同的目的、实验环境都有各自的侧重点,且都有一些没有研究清楚的问题。为了设计出能够高效表达进而引导路径合成的的DNA序列,我们从各个角度对整个系统的工作流程进行研究。本文主要完成三部分工作：(1)寻找影响蛋白表达情况的DNA序列特征,这里利用具有表达信息的DNA序列对影响蛋白表达情况的序列的特征进行统计拟合及关联分析,找到影响表达的序列特征；(2)提出了一种基于芯片合成技术的寡核苷酸设计算法和一种基于人工合成代谢路径需求而研发出来的新的逆转录算法,前者主要是针对当前PCR和LCR技术的寡核苷酸设计方法无法满足芯片合成技术需求的缺陷,改进了处理PCR技术的方法使之满足芯片合成技术的需要；在人工合成代谢路径CAD系统的需求下提出了综合多种影响表达因素的新的逆转录算法；(3)整合了能完成从代谢路径到寡核苷酸设计整个流程的人工合成代谢路径CAD系统,它可以完成路径设计或搜索、合成基因设计、寡核苷酸设计这一系列的功能,可以设计出移植入载体细胞能高效表达化合物的基因片段,实现了辅助人工合成代谢路径的目的。最后我们以一个例子,说明该CAD系统的各部分结果,并给出了简单的分析结果,从中可以看出设计出的序列满足用户设定的需求,该系统可以给出一个好的结果。
【作者】吴世军；
【导师】郑浩然；
【作者基本信息】中国科学技术大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】合成生物学；合成基因设计；人工合成代谢路径；寡核苷酸设计；

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