抑制振盪子

抑制振盪子（英語：repressilator）又稱壓縮振盪子，是一個人工合成的基因調控網絡。它是一個由三個基因組成的環形振盪器，其中的每個基因各自表達抑制蛋白並抑制下一個基因的表達。

發展

Michael Elowitz和Stanislas Leibler在2000年最早發表了抑制振盪子。該網絡的設計能夠使綠色熒光蛋白的水平產生穩定的振盪，其作用與具有固定振盪周期的電子振盪器系統類似。通過標準的分子生物學方法，研究者在大腸桿菌中組建了這一網絡，並通過觀察證實了改造菌落具有期望中的振盪行為。

抑制振盪子由三個連成反饋環路的基因組成，其中每個基因抑制環路中的下一個基因，並被前一個基因抑制。另外，綠色熒光蛋白被用作系統的報告基因，使我們可以使用熒光顯微鏡觀察網絡的行為。

抑制振盪子的基因網絡機制。

兩個簡單的數學模型指導了抑制振盪子的設計，其中一個是連續的和確定的，另一個是離散的和隨機的。

持續的抑制振盪子模擬畫面。

通過分析這些數學模型，我們可以確定能夠產生持續振盪的各種速率參數的值。研究者發現一些條件有利于振盪的發生，例如與高效核糖體結合位點偶聯的強啟動子，嚴格的轉錄抑制（低泄露），協同抑制以及較為接近的蛋白質和mRNA降解速率。

從這些分析中可以得出兩個設計要點。

首先，為了減小泄漏，原有的啟動子區被替換為更嚴格的混合啟動子。這種混合啟動子其結合了λP _L 啟動子與LACL和TetR的操縱序列。

第二，為了減少抑制蛋白和mRNA之間的壽命差異，每個抑制蛋白基因的3'末端都被添加了基於ssRA序列的末端標籤。這種標籤可以被蛋白酶識別，並引導蛋白酶降解被標記的蛋白質。

研究者使用了一種低拷貝質粒表達抑制振盪子，使用了另一種高拷貝的質粒表達報告基因。這兩種質粒都需要被轉化到大腸桿菌中。

影響

抑制振盪子是合成生物學的里程碑，它證明可以通過人工設計實現表達期望功能的基因調控網絡。此外，初期的實驗使我們可以對許多生物體中發現的生物鐘得出新的評價。這些生物鐘往往比抑制劑表現得更強大。最近在RIKEN定量生物學中心進行的一項調查發現，單個蛋白質分子可以經由化學修飾形成與溫度無關的自持振盪器。

抑制振盪子在數學上的應用可能有助於從晝夜節律到內分泌等領域的研究。通過對抑制振盪子的研究，我們能夠更清楚的闡明自然生物系統中固有的同步性以及影響它們的因素。

進一步發展

2016年，一個研究團隊大大提高了原始設計的準確性。  

外部連結

• 抑制振盪子模型網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）及生物模型數據庫中有關該模型的描述 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Github上的模型 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 線上抑制振盪子模型 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）