[發明專利]基于DNA鏈置換的新型生物分子控制器的實現方法

在審

• 申請號: 202211318882.7
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115798616A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 呂卉;肖以君;王興安
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G06N3/123
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

1.基于DNA鏈置換的新型生物分子控制器的實現方法，其特征在于，包括：

用抽象的化學反應對酶促蛋白質水解反應過程進行建模；

構建基于共價鍵修飾循環CMC的Brink控制器，該控制器能夠實現超靈敏的開關式輸入輸出響應；

對共價鍵修飾循環進行改進，將其與直接正自動調節PAR相結合，構建帶有直接PAR結構的共價鍵修飾循環CMC-D；根據CMC-D，利用抽象的CRNs獲取改進Brink控制器BC-DPAR；

對共價鍵修飾循環進行改進，將其與間接正自動調節PAR相結合，構建帶有間接PAR結構的共價鍵修飾循環CMC-I；根據CMC-I，利用抽象的CRNs獲取改進Brink控制器BC-IPAR；

利用DNA鏈置換反應構建基于CRNs的酶促蛋白質水解模型；

通過DNA鏈置換機制，分別構建控制器BC、BC-DPAR和BC-IPAR；結合所述酶促蛋白質水解模型，依據控制器的差異構建不同的控制方案。

2.根據權利要求1所述基于DNA鏈置換的新型生物分子控制器的實現方法，其特征在于，用抽象的化學反應對酶促蛋白質水解反應過程進行建模，具體為：

其中參數k₁和k₂表示催化速率，k₃表示降解速率；X_P和X_E分別表示蛋白質和酶，X_P:E和X_A分別表示蛋白質-酶復合物和水解產物；X_W代表了物質——水；反應用于描述氨基酸或多肽的降解過程；

結合質量作用動力學MAK，對應的常微分方程組ODEs為：

其中，[·]_t表示·的化學濃度；

依據上面的方程組，得到如下結果：

表明X_E+X_P:E的總質量是守恒的，即X_Total＝X_E+X_P:E。

3.根據權利要求1所述基于DNA鏈置換的新型生物分子控制器的實現方法，其特征在于，共價鍵修飾循環CMC表示為：

其中，激活劑X_a與非活性物質U^*結合，并將其轉化為活性物質U；失活劑X_d與活性物質U結合，并將其轉化為非活性物質U^*；參數k_b1，k_c1，k_b2和k_c2均表示相應的反應速率；

相應的ODEs為：

從上述方程組中得到：

其表明C₁+X_a，C₂+X_d，和C₁+C₂+U^*+U的總質量在整個演化過程中都是保持守恒的。