Modèles quantitatifs des coûts d'expression des circuits génétiques synthétiques – COSTXPRESS

À mesure que la taille et la complexité des circuits génétiques synthétiques augmentent, ils deviennent progressivement trop lourds pour une seule cellule. Par conséquent, de nombreux circuits génétiques de démonstration sont facilement perdus par sélection négative lorsque les organismes modifiés sont exposés à des environnements moins contrôlés. En revanche, les systèmes naturels sont capables de porter des programmes génétiques beaucoup plus importants en utilisant des mécanismes de régulation complexes pour contrôler les coûts d'expression. Ils y parviennent par une combinaison de contrôle temporel sur l'expression des gènes et, en outre, par la distribution spatiale des fonctions dans les systèmes multicellulaires. Dans ce projet, nous prévoyons de développer des méthodes expérimentales et théoriques pour mesurer le coût du maintien et de l'exécution des circuits génétiques synthétiques à l'intérieur des cellules. Des modèles quantitatifs seront construits pour calculer le coût d'expression, et l'effet sur la croissance, de protéines uniques et de circuits multiprotéiques au fil du temps. Les modèles seront étudiés dans différentes conditions de croissance et de stress afin d'évaluer la relation entre les coûts calculés et la stabilité évolutive à long terme des circuits. Les analyses permettront de faire des choix de conception pertinents pour construire les circuits unicellulaires les plus rentables, et de déterminer la limite supérieure de taille à laquelle il serait plus efficace de les répartir sur plusieurs cellules dans un consortium. Nous nous attendons à ce que les résultats de ce travail aient des implications clés non seulement pour la mise à l'échelle des circuits génétiques synthétiques, mais aussi pour la compréhension des fonctions de l'écosystème dans les communautés microbiennes et la division du travail dans les organismes multicellulaires.