j5 DNA-Assemblierungsdesign-Automatisierungssoftware

Jüngste Fortschritte in der synthetischen Biologie haben standardisierte und automatisierbare DNA-Assemblierungsprotokolle hervorgebracht, die eine breite Palette biotechnologischer Forschung und Entwicklung ermöglichen. Leider ist das experimentelle Design, das für moderne narbenlose Mehrfach-DNA-Assemblierungsmethoden erforderlich ist, häufig mühsam, zeitaufwendig und fehleranfällig. Hier berichten wir über die Entwicklung und den Einsatz eines webbasierten Softwaretools, j5, das das Design von narbenlosen Mehrfach-DNA-Assemblierungsprotokollen automatisiert, einschließlich SLIC, Gibson, CPEC und Golden Gate. Die wichtigsten Innovationen des j5-Designprozesses umfassen Kostenoptimierung, die Nutzung der DNA-Synthese, wenn dies kosteneffektiv ist, die Durchsetzung von Designdokumentationsregeln, hierarchische Assemblierungsstrategien zur Minderung wahrscheinlicher Assemblierungsfehler und die Anweisung zur manuellen oder automatisierten Konstruktion narbenloser kombinatorischer DNA-Bibliotheken. Anhand eines GFP-Expressionstestfeldes zeigen wir, dass j5-Entwürfe mit den Assemblierungsmethoden SLIC, Gibson oder CPEC ausgeführt werden können, zur Erstellung kombinatorischer Bibliotheken mit der Golden-Gate-Assemblierungsmethode verwendet werden können und bei der Vorbereitung linearer Genlöschcassette für E. coli angewendet werden können. Die hier berichteten DNA-Assemblierungsdesign-Algorithmen sind allgemein auf breite Klassen von DNA-Konstruktionstechnologien anwendbar und könnten implementiert werden, um andere DNA-Assemblierungsdesign-Tools zu ergänzen. Zusammengenommen sparen diese Innovationen den Forschern Zeit und Mühe, reduzieren die Häufigkeit von Benutzerdesignfehlern und Off-Target-Assemblierungsprodukten, senken die Forschungskosten und ermöglichen narbenlose Mehrfach- und kombinatorische DNA-Konstruktionen in einem Maßstab, der ohne computerunterstütztes Design nicht realisierbar wäre.