Difference between revisions of "Team:ETH Zurich/Detector Module"

Line 97: Line 97:
 
                     <h4>REACTIONS</h4>
 
                     <h4>REACTIONS</h4>
 
                     \begin{align*}
 
                     \begin{align*}
−
                     1) & P_{mNect} & \rightarrow P_{mNect} + mRNA_{mNect} \\
+
                     1) && P_{mNect} & \rightarrow P_{mNect} + mRNA_{mNect} \\
−
                     2) & P_{sfGFP} & \rightarrow P_{sfGFP} + mRNA_{sfGFP} \\
+
                     2) && P_{sfGFP} & \rightarrow P_{sfGFP} + mRNA_{sfGFP} \\
−
                     3) & mRNA_{mNect} & \rightarrow mRNA_{mNect} + mNect \\
+
                     3) && mRNA_{mNect} & \rightarrow mRNA_{mNect} + mNect \\
−
                     4) & mRNA_{sfGFP} & \rightarrow mRNA_{sfGFP} + sfGFP \\
+
                     4) && mRNA_{sfGFP} & \rightarrow mRNA_{sfGFP} + sfGFP \\
−
                     5) & mRNA_{mNect} & \rightarrow \\
+
                     5) && mRNA_{mNect} & \rightarrow \\
−
                     6) & mRNA_{sfGFP} & \rightarrow \\
+
                     6) && mRNA_{sfGFP} & \rightarrow \\
−
                     7) & mNect & \rightarrow \\
+
                     7) && mNect & \rightarrow \\
−
                     8) & sfGFP & \rightarrow \\
+
                     8) && sfGFP & \rightarrow \\
 
                     \end{align*}
 
                     \end{align*}
 
                 </div>
 
                 </div>
Line 146: Line 146:
 
             <div>
 
             <div>
 
                 <div>
 
                 <div>
−
                     <h4>ODEs:</h4>
+
                     <h4>STOCHASTIC REACTION RATES:</h4>
 
                     \begin{align*}
 
                     \begin{align*}
−
                      
+
                     1) \quad & k_{mRNAmnect} \cdot P_{mNect} \cdot P_{activity} \\
−
                    P_{mNect} & \rightarrow P_{mNect} + mRNA_{mNect} \\
+
                     2) \quad & k_{mRNAsfgfp} \cdot P_{sfGFP} \cdot P_{activity} \\
−
                     P_{sfGFP} & \rightarrow P_{sfGFP} + mRNA_{sfGFP} \\
+
                     3) \quad & k_{mNect} \cdot mRNA_{mNect} \\
−
                     mRNA_{mNect} & \rightarrow mRNA_{mNect} + mNect \\
+
                     4) \quad & k_{sfGFP} \cdot mRNA_{sfGFP} \\
−
                     mRNA_{sfGFP} & \rightarrow mRNA_{sfGFP} + sfGFP \\
+
                     5) \quad & d_{mRNAmnect} \cdot mRNA_{mNect} \\
−
                     mRNA_{mNect} & \rightarrow \\
+
                     6) \quad & d_{mRNAsfgfp} \cdot mRNA_{sfGFP} \\
−
                     mRNA_{sfGFP} & \rightarrow \\
+
                     7) \quad & d_{mNect} \cdot mNect \\
−
                     mNect & \rightarrow \\
+
                     8) \quad & d_{sfGFP} \cdot sfGFP \\
−
                     sfGFP & \rightarrow \\
+
 
                     \end{align*}
 
                     \end{align*}
 
                 </div>
 
                 </div>
Line 168: Line 167:
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>P<sub>mNect</sub></td>
+
                             <td>P<sub>activity</sub></td>
−
                             <td>Non switched promoter, facing the mNect gene.</td>
+
                             <td>Fraction of the maximal activity of the promoter. This value is computed in the sensor module.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>P<sub>sfGFP</sub></td>
+
                             <td>k<sub>mRNAmnect</sub></td>
−
                             <td>Switched promoter, facing the sfGFP gene.</td>
+
                             <td>mNectarine mRNA transcription rate.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>mRNA<sub>mNect</sub></td>
+
                             <td>k<sub>mRNAsfgfp</sub></td>
−
                             <td>mRNA of the mNectarine protein.</td>
+
                             <td>sfGFP mRNA transcription rate.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>mRNA<sub>sfGFP</sub></td>
+
                             <td>k<sub>mNect</sub></td>
−
                             <td>mRNA of the sfGFP protein.</td>
+
                             <td>mNectarine translation rate.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>mNect</td>
+
                             <td>k<sub>sfGFP</sub></td>
−
                             <td>mNectarine fluorescent protein.</td>
+
                             <td>sfGFP translation rate.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                         <tr>
 
                         <tr>
−
                             <td>sfGFP</td>
+
                            <td>d<sub>mRNAmnect</sub></td>
−
                             <td>Superfolder GFP protein.</td>
+
                            <td>mNectarine mRNA degradation rate.</td>
 +
                        </tr>
 +
                        <tr>
 +
                            <td>d<sub>mRNAsfgfp</sub></td>
 +
                             <td>sfGFP mRNA degradation rate.</td>
 +
                        </tr>
 +
                        <tr>
 +
                             <td>d<sub>mNect</sub></td>
 +
                            <td>mNectarine degradation rate.</td>
 +
                        </tr>
 +
                        <tr>
 +
                            <td>d<sub>sfGFP</sub></td>
 +
                            <td>sfGFP degradation rate.</td>
 
                         </tr>
 
                         </tr>
 
                     </table>
 
                     </table>
Line 195: Line 206:
 
             </div>
 
             </div>
 
         </div>
 
         </div>
−
 
 
         <div class="sec light_grey" id="results">
 
         <div class="sec light_grey" id="results">
 
             <div>
 
             <div>

Revision as of 23:50, 15 October 2016

PAVLOV'S COLI

REPORTER MODULE

OVERVIEW

Figure 1: Schematic of the reporter of our circuit.

The reporter is the component of the circuit that enables readout of the stored information. The state of the switch is displayed by two different fluorescent proteins: sfGFP is expressed by DNA that has been switched, while DNA that didn't switch expresses mNectarine.

In order to implement multiplexing, the reporter proteins are expressed only when they are induced by the same candidate marker that triggered the switch.

GOALS

  • Assist the design of the reporter.
  • Characterize the reporter proteins.

MODEL

Our reporter system consist in two fluorenscent proteins that show the state of the switch. After induction, a switched plasmid expresses GFP, while a plasmid in it's original state expresses mNectarine.

Figure 2: Biological implementation of the integrase reporter. The figure shows both the switched and non switched state. Expression of the reporter proteins is repressed by default and induced in presence of the candidate marker.

The following section describes the species and reactions involved:

REACTIONS

\begin{align*} 1) && P_{mNect} & \rightarrow P_{mNect} + mRNA_{mNect} \\ 2) && P_{sfGFP} & \rightarrow P_{sfGFP} + mRNA_{sfGFP} \\ 3) && mRNA_{mNect} & \rightarrow mRNA_{mNect} + mNect \\ 4) && mRNA_{sfGFP} & \rightarrow mRNA_{sfGFP} + sfGFP \\ 5) && mRNA_{mNect} & \rightarrow \\ 6) && mRNA_{sfGFP} & \rightarrow \\ 7) && mNect & \rightarrow \\ 8) && sfGFP & \rightarrow \\ \end{align*}

SPECIES

Name Description
PmNect Non switched promoter, facing the mNect gene.
PsfGFP Switched promoter, facing the sfGFP gene.
mRNAmNect mRNA of the mNectarine protein.
mRNAsfGFP mRNA of the sfGFP protein.
mNect mNectarine fluorescent protein.
sfGFP Superfolder GFP protein.

STOCHASTIC REACTION RATES:

\begin{align*} 1) \quad & k_{mRNAmnect} \cdot P_{mNect} \cdot P_{activity} \\ 2) \quad & k_{mRNAsfgfp} \cdot P_{sfGFP} \cdot P_{activity} \\ 3) \quad & k_{mNect} \cdot mRNA_{mNect} \\ 4) \quad & k_{sfGFP} \cdot mRNA_{sfGFP} \\ 5) \quad & d_{mRNAmnect} \cdot mRNA_{mNect} \\ 6) \quad & d_{mRNAsfgfp} \cdot mRNA_{sfGFP} \\ 7) \quad & d_{mNect} \cdot mNect \\ 8) \quad & d_{sfGFP} \cdot sfGFP \\ \end{align*}

PARAMETERS

Name Description
Pactivity Fraction of the maximal activity of the promoter. This value is computed in the sensor module.
kmRNAmnect mNectarine mRNA transcription rate.
kmRNAsfgfp sfGFP mRNA transcription rate.
kmNect mNectarine translation rate.
ksfGFP sfGFP translation rate.
dmRNAmnect mNectarine mRNA degradation rate.
dmRNAsfgfp sfGFP mRNA degradation rate.
dmNect mNectarine degradation rate.
dsfGFP sfGFP degradation rate.

RESULTS

REFERENCES

  • [1] -

Thanks to the sponsors that supported our project: