抑制震荡子

✍ dations ◷ 2025-12-04 00:05:49 #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

  • 膈膜可以指:
  • 中枢模式发生器中枢模式发生器Central pattern generators (CPGs)是一种不需要传感器反馈就能产生节律模式输出的神经网络。研究表明,即便缺少运动和传感器反馈,CPGs仍能产生有节律的输出并
  • MPTPMPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶)是一种神经毒素,能够通过破坏黑质中产生多巴胺的神经细胞而导致类似于帕金森氏症的症状。它被广泛运用于帕金森氏症各种动物模型的研究。
  • span class=nowrapK[Ag(CN)sub2/sub]/span银氰酸钾是无机化合物,为无色晶体,易溶于水。
  • 淡马锡新加坡王国(马来语:Kerajaan Singapura)是一个马来小王国,其疆界主要坐落在当今的岛国新加坡共和国。传统的历史观显示,逃亡的三佛齐巨港王子桑·尼拉·乌他马(Sang Nila Utama)于
  • 山岸一雄山岸 一雄(1934年4月28日-2015年4月1日),生于日本长野县中野市(山之内),厨师,在东京都丰岛区东池袋创立拉面店大胜轩。对于拉面料理有极大贡献,他创造了沾面(つけ麺),被人称为拉面之神。
  • 天主教伊斯法罕总教区天主伊斯法罕总教区(拉丁语:Archidioecesis Hispahanensis Latinorum)是伊朗一个罗马天主教总教区,是伊朗唯一一个拉丁礼天主教教区。伊斯法罕教区成立于1629年10月12日,1910年7
  • 约数因数是一个常见的数学名词,用于描述非零整数 a {\displaystyle a} 和整数 b {\displaystyle b} 之
  • 2006年世界房车锦标赛智利站2006年世界房车锦标赛智利站是2006年度世界房车锦标赛的第七站赛事,正式比赛在2006年9月3日于智利马萨里克赛道上举行。这是第一次在智利举行赛事。第一回合由宝马车队的约克
  • 尼古拉·阿列克谢耶维奇·涅克拉索夫尼古拉·阿列克谢耶维奇·涅克拉索夫(俄语:Никола́й Алексе́евич Некра́сов,1821年12月10日-1878年1月8日),俄国诗人、作家、批评家及出版商。在诗作