DNA为纸,逆转录酶为笔,卢冠达团队打开基因组高效书写的最初大门

2022-01-31 04:27:49 来源:
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撰文|nagashi撰稿人|王多鱼印刷系统设计|水成文

书写,是人类记录思想、协作思想或既有语言的图表和大写,同时也是历史进程面世的一个重要象征物。古往今来,书写的核酸的随之而来了漫长的演化,从山下到兽皮,从连珠到竹简,从纸张到笔记本电脑设备。得益于此,直至今天,我们还能观赏数千年当年的甲骨文,驻足六朝的传世赞美诗,通读记载王朝巨变的典史。

归根结底,书写记录的是一种接收者。从这来看,自然动物里既有物种有机体的DNA碱基本来也是一种特殊的接收者核酸。我们想象一下,如果我们以DNA为信笺,那么信书信是否就就会随着动物的繁衍这一代代地传下去?

2021年8月5日,宾夕法尼亚大学学院卢冠达等人在 Cell Systems 期刊上出版了题为:Efficient retroelement-mediated DNA writing in bacteria 的科学研究文章。

科学研究他的团队申请专利了一种一新DNA书面语(DNA Writing)步骤——HiSCRIBE。这种步骤通过改写微动物的DNA,有高效率撰稿人微动物线粒体,并将潜意识程序写入微动物细胞内。通过HiSCRIBE,各种型式的三维空间和一段时间接收者可以随微动物繁衍而永久磁盘,并且可以通过DNA脱氧核糖核酸加载这些接收者。

国际上,该文章的通信笔记、宾夕法尼亚大学学院客座教授卢冠达及其为首的科学研究他的团队以当年致力于科学研究借助DNA来磁盘接收者的步骤,比如对细胞内惨案的潜意识。

2014年,他和当年宾夕法尼亚大学学院博士后、这篇文章的第一笔记 Fahim Farzadfard 开发了一种步骤:借助微动物作为“线粒体碟片记录器”,对病原体透过工程改建工程,以磁盘化学渗透到等惨案的长时间潜意识。

为达到这一目的,科学研究他的团队新设计细胞内产生一种特罗斯季亚涅齐——Retron,以此填充一个双螺旋DNA(ssDNA),这种DNA只有在被预先确定的分子会或其他类型的输出(例如光)激活时才就会产生。ssDNA产生后,细胞内里的另一种蛋白质——重组蛋白质就将它插入到一个预先来让好的蛋白质座,这个蛋白质座可以是线粒体的任何地方。

然而,这种被科学研究其他部门称为SCRIBE的系统设计的书面语高效率相对较高:在每这一代10000个病原体细胞内里,只有一个必需获得科学研究其他部门竭力导入到细胞内里的新DNA。这是因为病原体具有防止ssDNA积累和导入到其线粒体里的细胞内组态。

SCRIBE的新设计方式在图和书面语高效率在这项新科学研究里,科学研究他的团队竭力通过消除病原体对ssDNA的防御组态来增加这一现实生活的高效率。首先,科学研究其他部门选择性了外切蛋白质,这种蛋白质能分解成ssDNA。此外,他们还放除了与错配修复系统对有关的蛋白质,该系统对通常就会阻止双螺旋DNA与线粒体的导入。通过这些修改,极大地增加了书面语高效率,由此创造了一种不必需可选择就可以撰稿人微动物线粒体的令人难忘、高效的步骤。因此,他们将这种全一新DNA书面语步骤称为“HiSCRIBE”。文章的第一笔记 Fahim Farzadfard 表示,有了这个一新DNA书面语系统对,就可以在复杂的微动物生态系统对里简单而有高效率撰稿人微动物线粒体,而不必需任何型式的可选择。由于这种改进,必需来作一些用上这一代SCRIBE或其他DNA书面语系统设计来作不到的广泛应用。通过HiSCRIBE对微动物线粒体透过高效、抗体、无疤痕和顺式元件的独立撰稿人值得注意的是,在2014年的科学研究里,科学研究其他部门可以使用SCRIBE记录渗透到于特定分子会的短时间一段时间和强度。现在,通过一新HiS-CRIBE系统对,他们可以这些类型的渗透到以及其他类型的惨案,如细胞内彼此之间的强子。作为一个例子,科学研究他的团队展示了他们可以一个被称为微动物折叠的现实生活,在此现实生活里微动物里介DNA相片。基于此,科学研究他的团队新设计了“DNA早先”,通过将这些DNA早先导入到微动物的线粒体里,然后与其他微动物透过里介。之后科学研究其他部门可以通过DNA脱氧核糖核酸,检测出哪些微动物可携带了DNA早先,由此确定哪些微动物透过了微动物建构。这种概要可以协助科学研究其他部门科学研究微动物是如何在动物膜等聚集物里互为协作的。如果类似的步骤可以广泛应用于哺乳动物细胞内,那么有一天它可以用来插图小脑等其他类型细胞内彼此之间的强子。这为插图脑连接体提供了一种种系统对。微动物折叠的三维空间方式在和连接体不仅如此,科学研究其他部门还表示,他们可以使用这种系统设计专门撰稿人一个微动物繁殖地里的一个微动物的线粒体。这种物种可选择性撰稿人可以提供一种一新步骤——通过噩梦病毒性蛋白质使得病毒性微动物对整体药物更敏感性。此外,这种系统设计也可以用来新设计一个由微动物和噬菌体组成的合成生态系统对,这种生态系统对可以不断改写其线粒体的某些相片,并以比自然变异很低的速度自主变异!例如,在这种前提,他们必需优化微动物消耗乳糖的灵活性。通过HiSCRIBE短时间变异一个期望的线粒体蛋白质座总的来说,HiSCRIBE系统对的经常出现,让我们必需在实验室以外透过线粒体撰稿人和DNA书面语,无论是新设计微动物、优化原处感兴趣的遗传,还是科学研究微动物动物群的变异特性和强子。关于卢冠达卢冠达 ,宾夕法尼亚大学学院动物工程学、电机工程和计算机科学客座教授,在宾夕法尼亚大学读博长期师从合成动物学大羊 James Collins,在蛋白质撰稿人、合成动物学、小肠肠胃等科技领域夺得了一系列重要突破。曾参与创立多家动物公司,其里包括 Synlogic (通过蛋白质工程改建工程小肠肠胃来治疗疾病,已在NASDAQ上市) ,以及 Senti Biosciences (基于蛋白质电路的癌症细胞内治疗,于今年年初获得1.05亿美元B轮融资) 。文章链接:

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