DNA 阀门控制沿 DNA 的分子过程。来源：托马斯·戈罗霍夫斯基

布里斯托大学的科学家们已经开发出新的生物部件，这些部件能够塑造细胞过程沿DNA的流动。

这项工作现已发表在《自然通讯》杂志上，为信息如何在 DNA 中编码以及构建可持续生物技术的新工具提供了全新的视角。

尽管肉眼看不见，但微生物对我们的生存来说是不可或缺的。它们使用 DNA 运作，通常被称为生命密码。DNA 编码了许多可能对我们有用的工具，但我们目前对如何解释 DNA 序列缺乏完整的理解。

布里斯托尔生物科学学院的第一作者和博士生 Matthew Tarnowski 说：“了解微生物世界很棘手。虽然用测序仪读取微生物的 DNA 为我们提供了了解底层代码的窗口，但您仍然需要读取许多不同的 DNA 序列才能了解它的实际工作原理。这有点像尝试学习一门新语言，但只需要一小段文字。”

为了解决这个问题，布里斯托尔团队专注于如何读取 DNA 中编码的信息，特别是如何控制细胞过程沿 DNA 的流动。这些生物信息流协调了细胞的许多核心功能，塑造它们的能力将提供一种指导细胞行为的方法。

从大自然中汲取灵感，众所周知，DNA 上的流动通常是复杂且相互交织的，该团队专注于如何通过创建“阀门”来调节这些流动，以调节从一个 DNA 区域到另一个区域的流动。

正置偏光显微镜的安装

正置偏光显微镜的结构及安装方法.

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布里斯托大学资深作者兼皇家学会大学研究员 Thomas Gorochowski 博士说：“类似于控制液体流过管道速度的阀门，这些阀门塑造了分子过程沿 DNA 的流动。这些流动使细胞能够理解存储在其基因组中的信息，并且控制它们的能力使我们能够以有用的方式重新编程它们的行为。”

设计新的生物部件通常会花费大量时间。为了解决这个问题，该团队采用了能够并行快速组装许多 DNA 部分的方法，以及基于“纳米孔”的测序技术，使他们能够同时测量每个部分的工作方式。

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Gorochowski 博士补充说：“利用纳米孔测序的独特功能是解锁我们有效设计生物瓣膜能力所需的步骤。与其一次单独构建和测试一对，我们可以在一个混合池中组装和测试数千个，帮助我们分解它们的设计规则并更好地理解它们是如何工作的。”

作者继续进一步展示了阀门如何用于调节细胞中的其他生物成分，为未来同时控制许多基因和复杂的基因组编辑开辟了道路。

展望未来，该团队目前正在考虑如何负责任地使用这项技术。西班牙维戈大学后增长创新实验室的杰出研究员 Mario Pansera 博士说：“现在他们已经制作了这些工具，一个大问题是如何在现实世界中负责任和公平地使用它们。成长后的创业提供了有用的方法，可以想象以更审慎和包容的方式将此类技术用于为人们服务。”

参考文献： Matthew J. Tarnowski 和 Thomas E. Gorochowski 于 2022 年 1 月 21 日，Nature Communications上的“使用直接RNA测序对工程转录亚型进行大规模平行表征” 。DOI: 10.1038/s41467-022-28074-5

这项工作由英国皇家学会、BBSRC/EPSRC 布里斯托尔合成生物学中心 (BrisSynBio) 和 EPSRC/BBSRC 合成生物学博士培训中心 (SynBioCDT) 资助，并得到布里斯托尔生物设计研究所 (BBI) 的支持。

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