Lắp ráp mô đun protein
Trong khi DNA là quan trọng nhất đối với việc lưu trữ thông tin, một phần lớn các hoạt động của tế bào được thực hiện bởi các protein. Do đó, điều quan trọng là phải có các công cụ để gửi các protein đến các vùng cụ thể của tế bào và liên kết các protein khác nhau lại với nhau, như mong muốn. Lý tưởng nhất là sự tương tác giữa các đối tác protein nên được điều chỉnh trong khoảng thời gian giây (mong muốn cho các sự kiện báo động) đến tương tác không thể đảo ngược (mong muốn khi thiết bị xây dựng ổn định qua ngày hoặc chịu được điều kiện khắc nghiệt). Tương tác như cuộn dây cuộn dây, SH3 domain-peptide binding hoặc SpyTag / SpyCatcher đã giúp đưa ra sự kiểm soát như vậy. Ngoài ra, điều quan trọng là có thể điều chỉnh sự tương tác protein-protein trong tế bào, ví dụ như với ánh sáng (sử dụng các lĩnh vực cảm ứng ánh sáng-oxy sáng) hoặc các phân tử nhỏ nhờ thấm qua tế bào bằng cách gây dimer hóa do hóa học.
Mô hình hóa
Các mô hình thông báo việc thiết kế các hệ thống sinh học kỹ thuật bằng cách cho phép các nhà sinh vật học tổng hợp dự đoán tốt hơn hành vi của hệ thống trước khi chế tạo. Sinh học tổng hợp sẽ có lợi từ các mô hình tốt hơn về cách các phân tử sinh học gắn các chất nền và phản ứng xúc tác, làm thế nào DNA mã hoá các thông tin cần thiết để xác định tế bào và cách mà các hệ thống tích hợp đa thành phần hành xử. Gần đây, một số mô hình mạng lưới quy định gen đã được phát triển tập trung vào các ứng dụng sinh học tổng hợp. Mô phỏng đã được sử dụng mô hình tất cả các tương tác sinh học phân tử trong phiên mã, dịch, quy định, và tạo ra mạng lưới điều chỉnh gen, hướng dẫn thiết kế các hệ thống tổng hợp.
Ví dụ nghiên cứu
DNA tổng hợp
Các bài báo chính: Tổng hợp gen nhân tạo và Gen tổng hợp
Ví dụ, vào năm 2000, các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington đã báo cáo tổng hợp bộ gen virus viêm gan C 9,6 kbp (kilo cơ sở) từ các hợp chất hóa học từ 60 đến 80 m. Năm 2002, các nhà nghiên cứu tại SUNY Stony Brook đã thành công trong việc tổng hợp bộ gen của 7741 poliovirus từ chuỗi xuất bản của nó, tạo ra gen tổng hợp thứ hai. Việc này mất khoảng hai năm làm việc. Năm 2003 bộ gen 5386 bp của vi khuẩn Phi Phi 174 đã được lắp ráp trong khoảng hai tuần. Năm 2006, nhóm nghiên cứu tại Viện J. Craig Venter đã xây dựng và cấp bằng sáng chế một bộ gen tổng hợp của một vi khuẩn vi khuẩn nhỏ, phòng thí nghiệm Mycoplasma và đang nghiên cứu hoạt động của nó trong một tế bào sống.
Các nhân tố phiên mã tổng hợp
Các nghiên cứu cũng đã được thực hiện trên các thành phần của cơ chế chuyển dịch DNA. Một mong muốn của các nhà khoa học để tạo ra các mạch sinh học tổng hợp là để có thể kiểm soát việc dịch DNA tổng hợp trong sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Một nghiên cứu đã kiểm tra khả năng điều chỉnh các yếu tố phiên mã tổng hợp (sTFs) trong các lĩnh vực đầu ra phiên mã và khả năng hợp tác giữa các phức hợp nhân tố sao chép nhiều.Các nhà nghiên cứu đã biến đổi ngón tay kẽm, thành phần DNA cụ thể của sTF, làm giảm ái lực của chúng với DNA, và do đó làm giảm lượng dịch. Họ cũng có thể sử dụng các ngón tay kẽm như các thành phần của các dạng tạo phức tạp sTFs, đó là cơ chế dịch sinh sinh vật nhân chuẩn.