换一批摘要在合成生物学中,基因模块是执行生物功能的核心元件."模块性"是指已知基因元件在被拼装为目的基因回路后仍能保持其功能相对独立的特性.不同于传统工程学独立且稳定的特性,基因回路存在于动态变化的细胞环境中,其功能蛋白的表达效率高度依赖于胞内资源.有限的资源分配使得基因回路面临胞内资源的约束挑战,导致基因回路的模块性丧失.恢复基因回路的模块性有助于构建普适的生命系统理论模型,推动人工生命体系的智能化发展.近年来,有关资源竞争如何重塑基因回路表现的研究逐渐增多,这些研究加深了对潜在作用机制的理解,并推动了基因回路设计的优化.本综述系统阐述了细胞资源竞争现象对基因回路功能的影响,包括基因回路噪声的改变,基因模块的耦合关系,以及赢者通吃的涌现性.同时,对现有控制策略进行了全面归纳,包括细胞资源的正交化设计,单基因模块的资源调控以及多基因模块的统筹化控制.随着合成生物学的快速发展,人工设计的基因回路在结构和功能上会变得更加复杂.这一趋势预示着未来的研究重点将不再局限于简单的资源竞争控制体系,而需要向更大规模的研究范畴拓展.与此同时,研究方向应从基础研究探索延伸至实际应用,最终实现精确可控的人工生命体系的构建.
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关键词
合成生物学基因元件资源竞争模块化设计策略synthetic biologygenetic partsresource competitionmodularitydesign strategies
分类号
Q816（蛋白质工程）
栏目名称
DOI
10.12211/2096-8280.2024-083
发布时间
2025-07-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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