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生命系统依赖基因调控回路来响应环境变化。这类回路通常充当分子开关：在线索缺失时处于关闭（OFF）状态，而在线索存在时处于开启（ON）状态。我们尚不清楚，一个回路的调控架构如何影响其进化出这种响应能力的潜力。在自然界中，一种非常常见且简单的调控架构是：一个转录调控因子对其自身表达进行负调控。 为了研究这种自我调控如何影响适应性进化，我们构建了大肠杆菌回路，其中目标基因受阻遏蛋白 TetR 调控，而 TetR 本身则分别具有（A−）或不具有（A0）负自我调控。我们在这两种架构中对 TetR 进行了进化实验，使其朝着对新环境产生响应的方向演化，该新环境由 TetR 的一种新型诱导物所体现。在进化早期，具有负自我调控的 TetR 回路进化出了更强的环境开关能力。高通量 DNA 测序、蛋白质工程和生物物理建模的结合揭示了其中原因。 只有 A− 回路才有利于那些能够同时与诱导物和 DNA 强烈相互作用的 TetR 等位基因。此类等位基因将由强 DNA 结合导致的强阻遏，与由强诱导物结合导致的强去阻遏相结合，而这正是强环境响应的决定性特征。我们的生物物理模型表明，负自我调控有助于形成这种调控状态。因此，只有 A− 回路才有利于那些能够产生强分子开关的等位基因。 总之，我们的研究表明，即使是最简单形式的基因调控，也能够改变适应度景观的拓扑结构，并使新的进化变化模式成为可能。
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发表于 2026 年 7 月 3 日。
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负自我调控促进强环境切换的进化
Pouria Dasmeh
Gopinath Chattopadhyay
Diego Pesce
Caua Westmann
Andreas Wagner
bioRxiv
2026.06.30.735141；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.06.30.735141
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负自我调控促进强环境切换的进化
Pouria Dasmeh
Gopinath Chattopadhyay
Diego Pesce
Caua Westmann
Andreas Wagner
bioRxiv
2026.06.30.735141；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.06.30.735141
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.30.735141v1?rss=1
🏷️ 基因调控回路 负自我调控 适应性进化 环境响应开关 TetR阻遏蛋白
来源出处