核酸研究:中国科学家开发出一种“精密”

来源：科技部生物中心2022年3月18日12:37

合成生物学的发展使得在活体中设计动态复杂的功能成为可能。然而，合成生物学中的一些问题，如稳定性差、功能脆弱、易受干扰等，制约了通过合成生物学“设计生命”的进一步发展。理论鲁棒性和实验可操作性的平衡是基因电路在复杂环境下执行预设功能的挑战，也是实现“设计寿命”的关键瓶颈之一。近日，中科院深圳先进技术研究院联合北京大学、中科院。

合成生物学的发展使得在活体中设计动态复杂的功能成为可能。然而，合成生物学中的一些问题，如稳定性差、功能脆弱、易受干扰等，制约了通过合成生物学“设计生命”的进一步发展。理论鲁棒性和实验可操作性的平衡是基因电路在复杂环境下执行预设功能的挑战，也是实现“设计寿命”的关键瓶颈之一。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院、北京大学、中国科学院微生物研究所在《Nucleic Acids Research》发表了一篇题为《负反馈耦合线性弱正反馈实现的合成鲁棒完美适应》的文章，提出了功能基因电路的“精度-鲁棒性”设计原则，并以稳态自适应函数为例成功验证了该设计原则的可行性。

研究团队设计了“两节点负反馈耦合缓冲节点线性正反馈”的新基因电路。在这个基因电路中，研究团队精确设计了线性正反馈的关键参数，其他稳健设计参数在生物学显著区间内取任意值。理论上，满足线性正反馈关键参数的基因电路可以成功完成自适应功能。研究团队通过实验发现，该基因系已经完成了在不同环境培养条件下的适应功能(环境鲁棒性)。基因系也可以从大肠杆菌模式菌株转移到假单胞菌(宿主底盘鲁棒性)等其他菌株上，都可以完美完成适应功能，证明了基因系的鲁棒性。

本研究提出的“精度-鲁棒性”原则实现了在环境多变性和宿主进化不稳定性条件下基因电路功能的可预测性设计和构建，为下一步指导实际应用中的基因电路设计提供了理论设计依据。(100yiyao.com)

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