江南大学万海英获国家专利权
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龙图腾网获悉江南大学申请的专利一种基因表达过程优化调控方法、系统及计算机存储介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119799749B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510001277.4,技术领域涉及:C12N15/63;该发明授权一种基因表达过程优化调控方法、系统及计算机存储介质是由万海英;许雯欣;王晨阳;栾小丽;闻继伟设计研发完成,并于2025-01-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基因表达过程优化调控方法、系统及计算机存储介质在说明书摘要公布了:本发明涉及基因表达过程调控技术领域,尤其是指一种基因表达过程优化调控方法、系统及计算机存储介质,该方法包括:构建受调控基因表达过程的生物调控回路,得到基因表达过程的数学关系式;在弯曲度不恒为0的空间中,设计用于捕捉基因表达过程中的动态变化的控制器模型;基于控制器模型,建立求解调控输入量的矩阵方程,根据矩阵方程,得到使得受调控基因的表达产物GFP浓度稳定的调控输入量;通过调控输入量控制受调控基因的表达过程,使其能够在细胞内核糖体数量波动的情况下,保持基因表达产物的浓度稳定。本发明根据不同情境下的核糖体扰动程度和GFP产物浓度的差异,计算出所需调控输入量,提升了基因表达过程的效率、普适性和稳定性。
本发明授权一种基因表达过程优化调控方法、系统及计算机存储介质在权利要求书中公布了:1.一种基因表达过程优化调控方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:构建受调控基因表达过程的生物调控回路,其方法如下: 在受调控基因上游嵌入ECF32基因序列,所述受调控基因表达GFP蛋白,所述ECF32基因序列表达ECF32蛋白,所述ECF32蛋白与启动子PECF32结合形成转录复合体,转录得到sRNA,所述sRNA与所述受调控基因转录得到的靶mRNA互补得到双链RNA; S2:基于所述生物调控回路,得到基因表达过程的数学关系式,如下: 1 其中,为基因表达过程中的系统状态变化,表示基因表达过程中的转录过程的产物mRNA的浓度,表示基因表达过程中的产物sRNA的浓度,表示基因表达产物蛋白质的浓度;为待计算的调控输入量;为控制系数矩阵;为非线性函数; S3:基于所述数学关系式,在弯曲度不恒为0的空间中,设计用于捕捉基因表达过程中的动态变化的控制器模型; S4:基于所述控制器模型,建立求解调控输入量的矩阵方程,根据所述矩阵方程,得到使得受调控基因的表达产物GFP浓度满足稳定条件的调控值,利用所述调控值更新调控输入量; S5:通过每次更新后的调控输入量控制受调控基因的表达过程,使其能够在细胞内核糖体数量波动的情况下,保持基因表达产物的浓度稳定; 其中,S3中,基于所述数学关系式,在弯曲度不恒为0的空间中,设计用于捕捉基因表达过程中的动态变化的控制器模型的方法如下: 利用虚拟距离求解表达产物GFP浓度随时间变化轨迹之间的距离,步骤如下: 利用虚拟距离将所述数学方程式的微分形式表示为: =A + 2 其中,表示虚拟距离,为的导数,表示虚拟距离随时间不断更新的变化率;A表示虚拟距离随时间不断更新的状态变化矩阵; 令控制输入,其中表示待设计的控制反馈增益,即GFP蛋白与ECF32蛋白的翻译速率的比值,将控制输入的微分形式表示为: 3 将3带入2中,可以得到GFP基因表达的闭环表示形式: [A+4 在弯曲度不恒为0的空间引入控制聚集矩阵,且是一致正定的对称矩阵,故在不同的可用核糖体数量下,其表达产物GFP浓度变化轨迹之间的距离表示为: 5; 计算所述距离的变化率,如下: 6 其中,表示控制聚集矩阵随时间的更新率; 以及根据所述距离的变化率,构建GFP基因表达过程中抵达平稳状态的判断条件为: 7。
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