用于复杂合成基因回路时间动态定量刻画的模型研究

细胞中有着复杂的基因调控网络，通过这些调控网络，细胞可以响应细胞内外的各种信号，从而适应复杂的环境。合成生物学提供了一种自下而上的研究方法，通过人工合成基因调控回路来模拟细胞中的调控回路所行使的功能，从而帮助人们理解复杂的基因调控。但在以往的合成生物学研究中，对于合成基因回路的定量化研究，尤其是复杂合成基因回路的时间动态的定量化研究仍然有所欠缺，这也是合成生物学领域亟待解决的问题之一。

为此，我院罗春雄课题组提出了一种新的动态延迟模型（DDM），用于对复杂合成基因回路的时间动态进行定量刻画，并预测多节点合成基因回路的动力学行为。该模型包括两个部分：动态决定部分和剂量相关的稳态决定部分。在过去的工作中，动态决定部分通常被认为可以等效成一段时间延迟，但并没有明确的公式。本工作首次给出了动态决定函数的详细公式，并提供了一种通过微流控系统测量人工合成元件（包括8个激活子和5个抑制子）所有参数的方法。研究人员还构建了三种合成基因回路，证明DDM可以显著提高预测精度，并可用于各种合成生物学应用当中。

相关科研成果近日以The dynamic-process characterization and prediction of synthetic gene circuits by dynamic delay model为题发表在iScience(IF=5.8)。孙燕红博士为文章的第一作者，罗春雄教授与张凤宇博士为文章的通讯作者；论文获得国家自然科学基金（11974002、 12374203）等大力资助。