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Molecular Buffers Permit Sensitivity Tuning and Inversionof Riboswitch Signals

机译：分子缓冲液允许灵敏度调节和反演Riboswitch信号的种类

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摘要

Predictable integration of foreign biological signals and parts remains a key challenge in the systematic engineering of synthetic cellular actuations, and general methods to improve signal transduction and sensitivity are needed. To address this problem we modeled and built a molecular signal buffer network in Saccharomyces cerevisiae inspired by chemical pH buffer systems. The molecular buffer system context-insulates a riboswitch enabling synthetic control of colony formation and modular signal manipulations. The riboswitch signal is relayed to a transcriptional activation domain of a split transcription factor, while interacting DNA-binding domains mediate the transduction of signal and form an interacting molecular buffer. The molecular buffer system enables modular signal inversion through integration with repressor modules. Further, tuning of input sensitivity was achieved through perturbation of the buffer pair ratio guided by a mathematical model. Such buffered signal tuning networks will be useful for domestication of RNA-based sensors enabling tunable outputs and library-wide selections for drug discovery and metabolic engineering.
机译：在合成细胞驱动的系统工程中，可预测的外来生物信号和部件的整合仍然是一个关键的挑战，需要提高信号转导和灵敏度的通用方法。为了解决这个问题，我们在酿酒酵母的化学pH缓冲系统的启发下建模并建立了分子信号缓冲网络。分子缓冲系统可对核糖开关进行背景绝缘，从而实现对菌落形成和模块信号操纵的综合控制。核糖开关信号传递至分裂转录因子的转录激活结构域，而相互作用的DNA结合结构域介导信号的转导并形成相互作用的分子缓冲液。分子缓冲系统可通过与阻遏物模块整合来实现模块化信号反转。此外，通过对数学模型指导的缓冲器对比率的扰动来实现输入灵敏度的调整。这种缓冲的信号调谐网络将有助于基于RNA的传感器的驯化，实现可调谐的输出以及用于药物发现和代谢工程的全库选择。

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