抑制震荡子

✍ dations ◷ 2025-02-24 04:02:57 #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

  • 昆特仑理工大学昆特仑理工大学(英语:Kwantlen Polytechnic University)是加拿大不列颠哥伦比亚省大温哥华地区一所公立理工大学,在素里市的纽顿区和克洛佛代尔区、以及列治文和兰里区设有四座
  • SDS-PAGE十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(英语:sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,简称SDS-PAGE)是胶体电泳的一种,常用于生物化学、鉴识科学、遗传学和分子
  • 全球最为繁忙的城市机场系统该列表按照城市都会区内包含的全部机场计算。大伦敦都会区拥有6座商业机场,成为全球最繁忙的城市机场系统,而亚特兰大国际机场是世界上最繁忙的个体机场。
  • 双子座8号双子座8号(Gemini VIII)是双子座计划中的第六次载人飞行任务,也是美国的第十四次太空任务(包括飞行高度超过100千米的X-15任务)。替补成员同样接受任务训练,在主力成员因各种原因
  • 米利都的泰勒斯米利都的泰勒斯(希腊语:Θαλῆς ὁ Μιλήσιος,公元前624年-公元前546年),常被称为泰勒斯(希腊语:Θαλῆς,,英语:Thales,/ˈθeɪliːz/),是古希腊古风时期的自然哲学家、几何
  • 钆的同位素钆(原子质量单位:157.25(3))的同位素,其中有3个稳定同位素和3个观测上稳定同位素。备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性
  • 熊猫的拇指《熊猫的拇指:自然史沉思录》(英语:The Panda's Thumb: More Reflections in Natural History,1980年)是哈佛大学古生物学家斯蒂芬·杰·古尔德31篇随笔的结集。这是第二部由古尔
  • 白蝠属白蝠属(白蝠),哺乳纲、翼手目、叶口蝠科的一属,而与白蝠属(白蝠)同科的动物尚有间叶蝠属(间叶蝠)、食花蝠属(食花蝠)、大眼蝠属(多毛大眼蝠)、襞面蝠属(襞面蝠)等之数种哺乳动物。
  • 季红季红,(1927年-2007年12月25日),台湾诗人。本名“齐道旁”。男。原籍河南省。台湾海军机械学校41年班造船系毕业,获美国康乃狄克州立大学语言研究所硕士学位。曾参加痖弦的现代派,后
  • 2008年欧洲U-19足球锦标赛2008年欧洲U-19足球锦标赛于2008年7月14日到7月26日期间在捷克举办。该赛事同时也是2009年世界青年足球锦标赛预选赛。 意大利 v 匈牙利 德国 v 捷克 德国 v 意大利