抑制震荡子

✍ dations ◷ 2025-12-03 02:55:54 #合成生物学

抑制震荡子(英语:Repressilator)是一个人工合成的基因调控网络。它是一个由三个基因组成的环形振荡器,其中的每个基因各自表达抑制蛋白并抑制下一个基因的表达。

Michael Elowitz和Stanislas Leibler在2000年最早发表了抑制震荡子。该网络的设计能够使绿色荧光蛋白的水平产生稳定的震荡,其作用与具有固定震荡周期的电子振荡器系统类似。通过标准的分子生物学方法,研究者在大肠杆菌中组建了这一网络,并通过观察证实了改造菌落具有期望中的振荡行为。

抑制震荡子由三个连成反馈环路的基因组成,其中每个基因抑制环路中的下一个基因,并被前一个基因抑制。另外,绿色荧光蛋白被用作系统的报告基因,使我们可以使用荧光显微镜观察网络的行为。

两个简单的数学模型指导了抑制震荡子的设计,其中一个是连续的和确定的,另一个是离散的和随机的。

通过分析这些数学模型,我们可以确定能够产生持续振荡的各种速率参数的值。研究者发现一些条件有利于振荡的发生,例如与高效核糖体结合位点偶联的强启动子,严格的转录抑制(低泄露),协同抑制以及较为接近的蛋白质和mRNA降解速率。

从这些分析中可以得出两个设计要点。

首先,为了减小泄漏,原有的启动子区被替换为更严格的混合启动子。这种混合启动子其结合了λP L 启动子与LACL和TetR的操纵序列。

第二,为了减少抑制蛋白和mRNA之间的寿命差异,每个抑制蛋白基因的3'末端都被添加了基于ssRA序列的末端标签。这种标签可以被蛋白酶识别,并引导蛋白酶降解被标记的蛋白质。

研究者使用了一种低拷贝质粒表达抑制震荡子,使用了另一种高拷贝的质粒表达报告基因。这两种质粒都需要被转化到大肠杆菌中。

抑制震荡子是合成生物学的里程碑,它证明可以通过人工设计实现表达期望功能的基因调控网络。此外,初期的实验使我们可以对许多生物体中发现的生物钟得出新的评价。这些生物钟往往比抑制剂表现得更强大。最近在RIKEN定量生物学中心进行的一项调查发现,单个蛋白质分子可以经由化学修饰形成与温度无关的自持振荡器。

抑制震荡子在数学上的应用可能有助于从昼夜节律到内分泌等领域的研究。通过对抑制震荡子的研究,我们能够更清楚的阐明自然生物系统中固有的同步性以及影响它们的因素。

2016年,一个研究团队大大提高了原始设计的准确性。  

相关

  • 冬奥冬季奥林匹克运动会,简称冬季奥运会、冬奥,每隔4年举行一届,赛事的主要特征是在冰上和雪地举行的冬季运动,如滑冰、滑雪等适合在冬季举行的项目。第一届冬季奥林匹克运动会于192
  • 适应光学自适应光学(英语:Adaptive optics, AO)是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变,从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的概念和原理最早是在1953年由海尔天
  • span class=nowrapYClsub3/sub/span氯化钇是一种无机化合物,化学式为YCl3,易溶于水。固体氯化钇有和AlCl3一样的结构。无水氯化钇通常由氯化铵和水合氯化钇、氧化钇、或氯氧化钇反应首先得到(NH4)2:然后将(NH4)2
  • 泽口千惠泽口千惠(1975年5月21日-)是日本的女性声优,隶属于Across Entertainment事务所,日本东京都出身。丈夫是同为声优的野岛健儿,两人间有两个小孩(头胎:女儿;第二胎:男儿)。
  • 福冈县第11区福冈县第11区是日本众议院的选区,始于1994年。北海道 13 | 山形县 4 | 静冈县 9 | 岛根县 3 | 大分县 4福井县 3 | 山梨县 3 | 德岛县 3 | 高知县 3 | 佐贺县 3青森县 4 | 岩
  • 亚速尔-直布罗陀转换断层亚速尔-直布罗陀转换断层,也称为亚速尔-直布罗陀断层区 (AGFZ), 是一处大型地质断层,西起大西洋中部的特塞拉裂谷,东至直布罗陀海峡并延伸入地中海。形成了欧亚板块与非洲板块
  • 东美角鸮东美鸣角鸮(eastern screech owl,Megascops asio),是一种小型猫头鹰。常见于美国。成鸟长度为16-25厘米,其腹部羽毛为暗红色或暗灰色的图案。小而结实,尾短翅宽,头大且圆,眼睛黄色,尾
  • 著名奇妙奥秘《著名奇妙奥秘》(英语:)是1939至1953年纽约弗兰克·蒙西公司出版的科幻奇幻纸浆杂志,玛丽·格纳丁格担任主编。杂志主要转载蒙西公司其他出版物上最受欢迎的科幻和奇幻文学作品
  • 尼古拉伊·波多罗夫尼古拉伊·波多罗夫(保加利亚语:Николай Бодуров;;1986年5月30日-)是一位保加利亚足球运动员,在场上的位置是右后卫。他现在效力于英格兰足球冠军联赛球队富勒姆足
  • 程国仁程国仁(1764年-1824年),字济棠,号鹤樵,河南商城人。乾隆二十九年(1764年)生,嘉庆四年(1799年)己未科二甲第一名进士,选庶吉士,散馆授编修。曾督广东学政,状元林召棠是其门生,历官都察副御史