抑制震荡子

✍ dations ◷ 2025-11-20 06:51:51 #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

  • 水葬水葬,是将尸体投入江河湖海中的一种丧葬方式。这种习俗主要流行于大洋洲的部分族群和亚洲中国南方的部分地区中。而水葬中目前最为出名的海葬,则主要流行于欧美地区。早在中国
  • 一元论一元论(monism)是认为世界只有一个本原的哲学学说,乃本体论的分支。唯物主义的一元论肯定世界的本原是物质,唯心主义的一元论肯定世界的本原是精神。中性一元论认为,物质或精神皆
  • 哈得逊河哈德逊河(英语:Hudson River,又译赫逊河)是美国纽约州的大河,长507公里,发源于纽约上州阿第伦达克山脉,上游分出莫华克河,西接伊利运河(可达五大湖),流经哈德逊河谷后汇入纽约港,是纽约
  • 英属印度洋领地坐标:6°00′S 71°30′E / 6.000°S 71.500°E / -6.000; 71.500面积国家领袖英属印度洋领地(英语:British Indian Ocean Territory,常缩写为BIOT)是英国在印度洋的海外领土,包含
  • 特殊器具器具是定义为一种简单的工具,通常是指没有可动部件的单一体成型工具,或是由两三件小零件组合而成,可以用手持操作,通常也是无动力来源或高科技成分,完全依靠手动或简易的杠杆原理
  • 通奸通奸(英语:adultery),源自拉丁文的adulterium,又称为婚外性行为,是法律和道德性质的名称。一般指在一定情况下发生而违反法律或道德的人类性行为,通常泛指有配偶者与第三者出于自愿
  • 朝阳区朝阳区是北京市的一个市辖区,属于城六区之一,位于北京城的东面、东北面和东南面,介于北纬39°48'至40°09'、东经116°21'至116°42'之间。东与通州区接壤,西与海淀、西城、东城
  • 点火系统点火系统是用于点燃燃料-空气混合的系统。它不仅在内燃机领域非常著名,而且有更多的应用,例如在燃油和燃气锅炉方面。最早的内燃机使用火焰,或者一个热管,但是用于点火这些很快
  • 轻便铁路轻便铁路、轻便铁道、小火车或称小铁路是指比起一般标准铁路或称“重铁”而言,以较低成本和较低规格建造的铁路。相关铁路的铁轨一般较轻,并且会有更斜的坡度和较小的最低曲线
  • 1972年冬季奥林匹克运动会奖牌榜以下是1972年冬季奥林匹克运动会奖牌统计。国际奥林匹克委员会并非认同此奖牌榜中各国的奖牌排名,本表仅供参考之用。以背景色标示的是冬奥会举办国,最多奖牌数以粗体显示。