北京哪间医院治白癜风好 http://yyk.39.net/bj/zhuanke/89ac7.html一提起电路（circuit）最先让人想起的可能是电路板或者曾经折磨过很多人的物理中的逻辑电路，但是估计很少有人知道生物中也存在相同的说法，那便是基因线路（geneticcircuit），这次要为大家介绍的便是合成生物学的基因线路中的各种逻辑门。
首先来简单的介绍下基因线路
基因线路（geneticcircuit）是合成生物学中的重要的一部分，是由各种调控元件和被调控的基因组合而成的遗传装置，在给定条件下可调节并可定时定量的地表达基因产物。利用这些基本的生物元件可以构建出基因开关、振荡器、放大器、逻辑门、计数器等合成器件，实现对生命系统的重新编程并执行特殊功能。
既然要了解基因线路中的逻辑门，就要先了解构成这些逻辑门的最基本的调控元件，下面列出了一些最基本的生物元件与关于它们的简要介绍。
一些基因线路中基本元件的简要介绍
最基本的介绍的差不多了，接下来就可以了解下各种逻辑门了。
01
“与“门基因线路
“与”门（ANDgate）是常见的逻辑门之一，其逻辑计算原则是只有输入信号全部同时为“真”时，才会输出“真”的信号。
“与”门基因线路的设计在逻辑门基因线路中非常常见，通常是基于DNA结合蛋白设计的。下图的“与”门逻辑电路中，两个启动子作为输入信号，绿色荧光蛋白gfp作为输出信号。其中一个启动子的下游编码T7启动子聚合酶，但是它的翻译被两个蛋白编码序列中的终止子所阻断，另一个启动子控制着这种终止子抑制基因的转录。只有当两个启动子同时转录时，才能产生T7RNA聚合酶，从而使gfp得到表达。
“与“门基因线路示意图
02
“或“门基因线路
“或”门（ORgate）的逻辑计算原则是输入信号有一个为真时，输出即为真。
在逻辑门的基因线路设计中，我们可以通过串联启动子基因线路或者在两个分散的组件中表达目标基因来实现“或”门逻辑运算。像下图展示的那样，两个启动子是输入量，红色荧光蛋白RFP是输出，RhaS与AraC是其下游两个启动子的抑制子，能够与相应的启动子结合，抑制RFP的转录。而当鼠李糖或者阿拉伯糖之中任意一个存在或两者同时存在时，都可以激活RFP的转录，从而表达出RFP产生红色荧光。
“或“门基因线路示意图
03
“非”门基因线路
“非”门（NOTgate）是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门，又称反相器（inverter），它的输入信号与输出信号总是相反的。
“非”门基因线路设计时，通常是由阻遏子和它们作用的启动子共同组成，即通过连接输入的启动子和阻遏子来关闭输出启动子。在下图的“非”门线路中诱导剂IPTG为输入量，绿色荧光蛋白GFP为输出。IPTG是一种人工诱导剂，当有IPTG输入时，体系中的IPTG就可以与阻遏蛋白LacI结合，导致其失去阻遏作用，下游的CI蛋白（同样是一种阻遏蛋白）的启动子解除抑制开启转录，表达出CI蛋白阻止gfp的转录。无IPTG输入时，CI蛋白的表达就会被抑制，此时的gfp就可以得到表达，产生荧光信号，最终使得输入与输出的信号相反。
“非“门基因线路示意图
总结
利用“与”、“或”、“非”这3种基本的逻辑门，我们就可以在工程菌中设计出各种复杂的线路，实现多种功能。这不仅可以对一些基因在各种条件下的开关进行控制，实现一些简单的个性化设计，有些经过精心设计的基因线路甚至还具备如计算、信号分析之类的复杂能力。
参考文献：
[1]（中国）李春.合成生物学[M].北京：化学工业出版社..
[2]
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