蒲璐，黄亚佳，杨帅，金帆

（中国科学院深圳先进技术研究院，深圳合成生物学创新研究院，中国科学院定量工程生物学重点研究室，广东 深圳 518055）

合成生物学是生物科学在21 世纪出现的一个分支学科。在近20 年的时间里，合成生物学已经发展成为一门通过结合工程学和生物学原理，以系统合理的方法对标准化的生物元件进行重组、创造和设计，来获取具有可预测性和应用性的功能型生物装置、系统或生物体的科学［1］。随着对可用基因模块的不断开发，以及对生物分子模块的进一步了解，并结合数学建模，合成生物学家们可以借鉴基因和基因组的基本要素及其组合原理，来设计、合成和重建已存在的基因元件或构建新的基因零件来重塑生命系统［2-4］。

合成基因回路中包含了基本的信号响应调控元件，这些元件可以受特定的外源刺激或内源性代谢产物的激活，对后续基因表达进行调控［5］。这些可以控制基因的“开关”通常是触发诱导型蛋白质和DNA 之间［6-7］或是适配体和转录开启之间［8-9］的相互作用，反过来说，信号响应调控元件与调控因子的相互作用通过调控转录翻译，响应外源性或内源性的输入信号。基因开关的标准化设计改善了不同功能基因在同一时空表达的兼容性［10］，使得复杂基因网络的构建成为可能，如多触发信号输入和时序控制［11-12］、共同控制［13-14］和反馈控制［15］回路元件等，同时也使得可预测功能性的复杂蛋白能够实现高精度原位的动态表达。……