基于翻译抑制的可逆植物遗传NOR逻辑门设计与建模及其应用潜力

来自某研究团队的研究人员为开发功能性传感应用，设计并实现了烟草植物中的可逆遗传NOR逻辑电路。该电路以化学诱导剂为输入、GFP为输出，通过Cas6介导的翻译抑制机制实现布尔NOR运算，实验显示诱导条件下GFP表达降低40–90%。研究还构建并验证了数学模型，其模块化设计方法显著降低了合成生物学应用门槛，为复杂遗传电路设计提供了新范式。

　　

研究人员在烟草植物中成功构建了一种可逆遗传NOR逻辑电路，其以雌激素（estradiol）和乙醇（ethanol）作为化学诱导输入信号，绿色荧光蛋白（GFP）作为输出报告因子。该电路通过基于Cas6蛋白的翻译抑制（translational repression）系统实现布尔逻辑运算：当存在任一诱导剂时，特异性表达的Cas6蛋白会阻断GFP mRNA的翻译过程，最终导致荧光输出显著减弱。实验数据表明，在诱导条件下GFP表达量下降40–90%，验证了电路的可靠性。

研究团队进一步提出了描述该电路运作机制的数学模型，并通过实验数据对其进行了验证。该模型具备可扩展性，可用于预测更复杂遗传回路的行为。值得一提的是，本项研究采用的设计方法与电子电路中PMOS传输门逻辑（pass-transistor logic）高度类似，具有模块化、易适配等特点，极大降低了合成生物学领域的设计门槛。

目前该技术处于技术就绪度（TRL）3–4级，已在瞬时转化植物中验证成功，但稳定转化株系及组件特性（如启动子活性、Cas6蛋白效率等）仍需深入研究。未来需开发非破坏性mRNA/蛋白检测技术以优化模型精度。这项研究为植物合成生物学提供了新型工具，在环境传感、生物计算等领域具有广阔应用前景。