Biodesign and engineering of functionalized spider silk variants

功能化蜘蛛丝变体的生物设计和工程

基本信息

  • 批准号:
    2827676
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Spider silk is a high-performance biomaterial with exciting applications ranging from personal protective clothing to surface coatings for medical implants and guides for neuronal regeneration. Harvesting silk from spiders is tedious and economically not viable on a large scale. Consequently, the heterologous production of silk in a wide range of host organisms (from bacteria to goats) has been the focus of intense synthetic biology research. In this project, we intend to build on these advances to create libraries of functionalised spider silk derivatives for various applications.Design: The first part of the project will exploit recently available spider genome and transcriptome sequences to characterize the full spectrum of natural spider silk sequence motifs. The aim is to identify design patterns of silk sequences that correlate with biophysical properties of the resulting silk.Build: The second part of the project will test the inferred design patterns, using DNA synthesis and automated DNA assembly pipelines to create diverse libraries of silk proteins, for expression and characterization. We will use Escherichia coli, as well as biotechnologically promising alternative host species, to produce and isolate the engineered silk proteins.Test: To facilitate the high-throughput testing of these libraries, a third part of the project will focus on the development of suitable tags for the expressed silks, which will allow rapid determination of expression levels and correlation with key properties of the resulting spun material using a collection of biophysical and materials sciences assays.Learn: The fourth part of the project uses machine learning methods to predict improved sequence designs, which will be tested in several iterations of the design cycle. This project provides comprehensive interdisciplinary training in methods pioneered by the supervisory team, across a range of key disciplines at the interface of biology and engineering, essential for the next generation of biotechnology scientists.
蜘蛛丝是一种高性能的生物材料,具有令人兴奋的应用,从个人防护服到医疗植入物的表面涂层和神经元再生的导向器。从蜘蛛身上收获丝质繁琐,而且在经济上不可能大规模生产。因此,在广泛的宿主生物(从细菌到山羊)中异源生产丝素一直是密集的合成生物学研究的焦点。在这个项目中,我们打算在这些进展的基础上创建用于各种应用的功能化蜘蛛丝衍生物文库。设计:该项目的第一部分将利用最近可用的蜘蛛基因组和转录组序列来表征天然蜘蛛丝序列基序的全谱。目的是确定与最终得到的丝绸的生物物理特性相关的丝素序列的设计模式。构建:项目的第二部分将测试推断的设计模式,使用DNA合成和自动化DNA组装管道来创建不同的丝蛋白文库,用于表达和表征。我们将使用大肠杆菌以及在生物技术上有希望的替代宿主物种来生产和分离工程丝蛋白。测试:为了促进对这些文库的高通量测试,项目的第三部分将专注于为表达的丝蛋白开发合适的标签,这将允许使用一系列生物物理和材料科学分析来快速确定表达水平并与所产生的纺丝材料的关键特性相关联。了解:项目的第四部分使用机器学习方法来预测改进的序列设计,这将在设计周期的几次迭代中进行测试。该项目在监督团队开创的方法方面提供全面的跨学科培训,涉及生物学和工程学交界处的一系列关键学科,这对下一代生物技术科学家至关重要。

项目成果

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知道了