基因迴路

基因迴路是由基因調控元件組成的生物分子網路，用於實現特定生物學功能，其研究涉及合成生物學與生物物理學的交叉領域。2024年北京大學羅春雄課題組提出動力學延遲模型（DDM），通過分離穩態參數與延遲時間，解決了傳統模型無法準確預測基因表達動力學的問題，並在實驗中驗證了模型的有效性。此外，基因迴路被套用於細菌群體感應機制的合成生物學研究，通過人工構建調控網路實現細菌行為的定向控制。

基本介紹

• 所屬領域：生物物理學
• 公布時間：2018年
• 最新研究：羅春雄組:基於時序數據及動力學模型的合成基因迴路參數表征與動力學預測（2024年） 
• 研究單位：北京大學團隊 
• 套用領域：合成生物學 
• 相關計畫：國家重點研發計畫支持的研究 

定義與背景

基因迴路是《生物物理學名詞》第二版（2020年修訂）中收錄的術語，指通過基因調控元件（如啟動子、抑制子）構建的分子網路，用於實現信號處理、環境回響等生物學功能。

動力學模型研究

2024年，北京大學羅春雄課題組在《iScience》發表的成果提出：

1. 動力學延遲模型（DDM）：通過分離轉錄、翻譯等中間步驟的時間延遲參數，顯著提升基因迴路動力學預測精度；
2. 參數反推方法：創新性地通過兩步調控迴路反推中間元件參數，獲取多個激活子/抑制子的調控參數；
3. 實驗驗證：在三種基因調控迴路（如不一致前饋迴路）中證實DDM的可靠性。

合成生物學套用

2024年相關研究顯示，基因迴路技術已套用於：

• 細菌群體感應調控：構建人工迴路模擬革蘭氏陰性菌/陽性菌的信號網路，定向控制群體行為；
• 跨學科研究：結合動力學建模與合成生物學，探索複雜生物系統的定量設計方法。