解开合成生物学的秘密遗传回路性能中的宿主生理学优于系统发育学

广泛宿主范围(BHR)合成生物学旨在利用广泛的微生物表型来扩展生物设计应用，而不仅限于传统的模式生物。尽管遗传工具包不断扩大，但对少数模型宿主的依赖限制了创新，正如“底盘效应”所强调的那样，即相同的遗传电路在不同的生物体中表现不同。

当前探索新型微生物宿主的研究强调了这种变异性，对可预测性和电路优化提出了挑战。解决驱动底盘效应的生物决定因素方面的知识差距对于增强可预测性和扩大BHR合成生物学中的生物设计应用至关重要。

在这项研究中，研究人员试图了解系统发育相关性或宿主生理学是否可以更准确地预测细菌宿主遗传回路的性能。该研究揭示了不同物种的生长生理学和分子特征的明显差异，这显着影响了逆变器的性能。

研究发现，具有相似生长和分子生理学指标的宿主表现出类似的逆变器性能，从而将细菌生理学与底盘效应直接联系起来。这一发现对于广泛宿主范围的合成生物学至关重要，增强了在新型微生物宿主中实施遗传装置的预测能力。该研究的核心涉及对宿主生理学和系统发育的详细比较分析。

各种生理参数(例如生长速率、基因拷贝数和密码子使用偏差)均被量化，并与每个宿主中的反相器电路的性能相关联。与传统上对系统发育相关性的关注相反，该研究表明宿主生理学是电路性能更重要的预测因素。

多元统计技术进一步证实了这一点，包括曼特尔检验和普罗克拉斯特叠加分析，最终指出在确定遗传装置性能时，生理因素相对于系统基因组相关性的主导地位。

总之，这项研究挑战了传统上依赖系统发育来预测微生物表型的做法，强调了生理因素的关键作用。这项工作的发现对合成生物学很有帮助，表明如何在不同微生物宿主中预测和优化遗传装置的性能发生了范式转变。

通过强调宿主特异性生理特征的重要性，这项研究为更准确、更有效地实施遗传装置指明了新方向。这种新颖的方法不仅增强了对底盘效应的理解，而且标志着在扩大合成生物学在更广泛的细菌宿主中的应用方面取得了重大进展。

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