摘    要：细菌广泛的使用“领结”型的第二信使调控系统实现对下游众多基因实现全局调控。目前，尚缺乏系统生物学理论去理解、预测该调控机制的能力和功能。我们结合信息论和系统生物学化学反应网络的解析计算以及计算机仿真，在理论上预测了第二信使调控在信息传递中的最优编码方式以及最优的传输频率。通过合成生物学基因线路设计，我们利用光遗传学工具在细菌中证实了理论预测。接着我们设计了可以解析频率输入的基因线路，完成对此类线路数学推导，在理论上证明了此类系统可以增加全局调控的信息熵。并结合高通量的自动化实验。在细菌中构建了相应的基因线路，并验证了该线路的频-幅转化特性，以及增加调控信息熵的特有功能。

主讲人简介：金帆，中国科学院深圳先进技术研究院研究员。从事定量生物学研究，利用数学工具解析细菌中第二信使转导系统中的若干问题，例如：该系统的信息的传输速率？细菌是如何利用第二信使系统实现对下游基因表达的精细调控？通过数学工具建立对此类系统的生物学问题的抽象概括；在理论框架的指导下，通过设计实验，改造细菌验证理论所预测的重要推论，从而实现对复杂生物系统的理解。