抑制震荡子

✍ dations ◷ 2025-11-21 03:24:12 #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

  • 克罗尔法克罗尔法是精炼钛的高温冶金(英语:Pyrometallurgy)工业制程。1940年由卢森堡的冶金学家威廉·克罗尔(William J. Kroll)发明并获得专利。克罗尔搬家到美国后将克罗尔法推广到锆的
  • 哈尔滨地图出版社哈尔滨地图出版社是中华人民共和国的一家地图出版机构,隶属于黑龙江测绘地理信息局,拥有地图编制甲级测绘资质,是中国东北地区唯一的地图出版机构和国家甲级测绘资质单位。社址
  • 上科西嘉省上科西嘉省(法语:Haute-Corse)是法国科西嘉大区所辖的省份。该省编号为2B。上科西嘉占了科西嘉岛的北部地区。 5个海外省及大区
  • 磷酸单酯水解酶磷酸单酯水解酶(英语:Phosphoric monoester hydrolases或 phosphomonoesterases)是一种催化O-P键水解的酶,利用半胱氨酸残基或金属离子攻击磷原子来进行亲核取代反应。这类酶的E
  • 宇宙背景探测者宇宙背景探测者(COBE),也称为探险家66号 ,是建造来探索宇宙论的第一颗卫星。他的目的是调查宇宙间的宇宙微波背景辐射(CMB),而测量和提供的结果将可以协助提供我们了解宇宙的形状,这
  • 断线脂鲤断线脂鲤(拉丁语学名:)是辐鳍鱼纲脂鲤目脂鲤亚目鲑脂鲤科断线脂鲤属中的一个种。它们生活在刚果河流域,尤其是在雨林河流中。它们可以达到12厘米长。性成熟的雄鱼尾鳍中间延长。
  • 福建省厦门第十中学坐标:24°34′31″N 118°03′22″E / 24.575158°N 118.056005°E / 24.575158; 118.056005福建省厦门第十中学,简称厦门十中,是中华人民共和国福建省厦门市集美区的完全中学,
  • 李博 (政治人物)李博(Bob Rae,全名Robert Keith Rae,1948年8月2日-),加拿大律师和政治人物,2011年至2013年间任加拿大自由党临时党魁,并于2008年至2013年间任加拿大国会下议院多伦多中选区议员。他
  • 安提帕特一世安提帕特一世(希腊语:Ἀντίπατρος ὁ Μακεδών ,-前294年)是马其顿国王,卡山德和帖撒罗妮加之子、安提帕特之孙,与弟弟亚历山大五世共同管治(前297年-前294年)马其顿
  • 博斯沃思博斯沃思(英语:Bosworth)是一个美国城市,位于密苏里州卡罗尔县。根据2010年美国人口普查,当地人口为305人。博斯沃思位于39°28′14″N 93°20′5″W / 39.47056°N 93.33472°W