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第213章 计算生物学研究 四

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    接下来的两周,徐辰和刘伟成了实验室里的“黄金搭档”。
    徐辰负责设计实验方案,计算加样量和时间点;刘伟则负责具体的湿实验操作。
    刘伟不愧是博五的“资深科研狗”,操作手法娴熟无比。
    “质粒构建,Gibson组装体系,50度反应15分钟。”刘伟一边念叨着,一边用移液枪精准地吸取微量的DNA片段。他的手很稳,枪头悬停在离液面0.1毫米的地方,轻轻一压,液体便如丝般滑入。
    “转化感受态细胞,冰浴30分钟,42度热激90秒,复苏1小时。”
    ……
    然而,实验并不总是一帆风顺的。
    第三天,第一批转化结果出来了。
    “徐神,情况不对。”刘伟拿着培养皿,眉头紧锁,“这批菌落长得太慢了。按照你的设计,我们用的是弱启动子来压低PFK的表达量。但是现在看来,压得太狠了,菌体好像……快饿死了。”
    徐辰接过培养皿,对着光看了看。确实,上面的菌落细小如针尖,几乎看不见。
    “不应该啊。”徐辰调出模型数据,“根据奇异摄动理论的计算,35%的活性是临界点。只要高于这个值,糖酵解通量应该能维持基本的生存需求。”
    “除非……”徐辰的目光突然变得锐利,“除非我们忽略了什么。”
    他迅速打开电脑,重新检查了一遍那个庞大的微分方程组。
    几分钟后,他猛地一拍大腿。
    “大意了!我忽略了‘渗漏表达’!”
    徐辰指着屏幕上的一行参数,有些懊恼地说道:“我用的这个启动子,虽然理论强度是弱的,但在大肠杆菌的实际环境中,它会有一定的基础渗漏。也就是说,即使我不加诱导剂,它也会偷偷地表达一点点酶。”
    “而在我的模型里,我假设它是完美的开关。这就导致实际的酶活性比我计算的要高,反而触发了细胞的负反馈调节,把整个通路给锁死了。”
    徐辰在心里狠狠地吐槽了自己一句:这就是数学家的傲慢啊。总以为世界是完美的球体,结果现实却是个坑坑洼洼的土豆。生物系统里的噪音,有时候比信号还大。
    “那怎么办?重做?换个更严谨的启动子?”刘伟问道,手里已经准备去拿废液缸了。
    “不,不用重做。”徐辰抬手拦住了他,眼神中闪过一丝疯狂的数据流,“既然它喜欢渗漏,那我们就把渗漏也算进去。给我十分钟,我修正一下边界条件。”
    徐辰的手指在键盘上飞舞,屏幕上的代码如瀑布般流下。他并没有推翻模型,而是引入了一个“噪音项”,将那个不可控的渗漏表达量,强行纳入了微分方程的解空间。
    “既然关不紧水龙头,那就计算水滴漏下的频率,然后……利用它。”
    十分钟后,回车键敲响。一个新的数值跳了出来。
    “老刘,把诱导剂IPTG的浓度,从0.1mM降到0.005mM。我们做一点‘微调’,一点一点地把它的活性逼到那个临界点上。”
    “0.005mM?”刘伟瞪大了眼睛,差点以为自己听错了,“这也太低了吧?这跟没加有什么区别?这完全是顺势疗法的浓度啊!这能行吗?”
    “如果不信数学,我们还有别的选择吗?”徐辰反问道,目光灼灼,“如果不靠计算,让你凭经验去试,你会试0.005这个浓度吗?”
    刘伟愣了一下,摇摇头:“不会,正常人起码从0.05起跳。”
    “这就对了。”徐辰指了指脑袋,“生物系统的复杂性就在于它的非线性。那个能打开宝库的‘芝麻开门’的频率,往往藏在人类直觉的盲区里。第一次我大意了,把地图画错了一角。现在地图修好了,除了跟着地图走,我们在黑暗中别无他法。”
    “相信数学。在混沌的生物系统里,它是唯一的火把。”
    ……
    调整方案后,实验继续进行。
    “徐神,这组菌长得有点慢啊,OD600才0.4,是不是诱导剂加多了?要不要补点葡萄糖?”刘伟看着分光光度计的读数,有些担忧。
    “不,别动。”徐辰盯着电脑屏幕上的模拟曲线,冷静地说道,“模型显示这是正常的代谢切换期。细胞正在重组胞内的酶系,适应新的碳通量分配。这是黎明前的黑暗,再等两小时,OD值会指数级上升。”
    徐辰心里暗道:要是这时候加了葡萄糖,就会触发‘碳分解代谢物阻遏效应’,之前的调控就全白费了。生物学直觉有时候会骗人,就像女人的第六感,虽然准,但偶尔也会把你带沟里去。但微分方程不会,它是绝对理性的渣男,只讲逻辑,不讲感情。
    “老刘,这组样品的淬灭时间要精确到秒,准备好液氮。我们要捕捉的是胞内代谢物的瞬时浓度。”
    “放心,掐表吧。”
    ……
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