DNA为纸,逆转录酶为笔,卢冠达团队打开基因组高效注音的新大门

2022-01-24 06:30:26 来源:
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著文|nagashi主编|王多鱼排版|水可知

文字,是人类就有思想、交流思想或承载语言的图象和符号,同时也是全人类诞生的一个不可或缺寓意。古往今来,文字的多种类型的经历了连续不断的演化,从石壁到兽皮,从连珠到古文字,从印刷品到智能电子元件。特别是在此,才于今天,我们还能欣赏数千年前的甲骨文,充满著盛唐的传世诗篇,通读记述王朝变迁的典史。

归根结底,文字就有的是一种数据。从这来看,自然地生物中都承载群落遗传数据的DNA数列实际上也是一种特殊的数据多种类型。我们似乎一下,如果我们以DNA为信笺,那么这封书信是否就会随着生物的子孙一代代地传下去?

2021年8同年5日,宾夕法尼亚大学学院卢冠达等人在 Cell Systems Journal上发表了并作:Efficient retroelement-mediated DNA writing in bacteria 的研究课题专著。

研究课题的团队发明人了一种一新DNA拼写(DNA Writing)法则——HiSCRIBE。这种法则通过解释器寄生虫的DNA,直接主编寄生虫线粒体,并将失忆应用程序载入寄生虫细胞核。通过HiSCRIBE,各种多种形式的内部空间和时间数据可以随寄生虫子孙而永久驱动器,并且可以通过DNA测序驱动器这些数据。

近年来,该专著的通讯所作、宾夕法尼亚大学学院副院长卢冠达及其领导的研究课题的团队一直不遗余力研究课题借助DNA来驱动器数据的法则,比如对细胞核流血事件的失忆。

2014年,他和前宾夕法尼亚大学学院博士后、这篇专著的第一所作 Fahim Farzadfard 开发了一种法则:借助寄生虫作为“线粒体磁带黑盒”,对微生物开展工程改造,以驱动器分析化学曝露等流血事件的长时间失忆。

为达到这一借以,研究课题的团队的设计细胞核产生一种逆转录蛋白——Retron,用意填充一个遗传物质DNA(ssDNA),这种DNA只有在被预先确认的分子或其他类别的驱动器(例如光)激活时则会产生。ssDNA产生后,细胞核中都的另一种蛋白——重组蛋白就将它插入到一个预先设定好的基因座,这个基因座可以是线粒体的任何之外。

然而,这种被研究课题部门叫作SCRIBE的应用的拼写效率相对较低:在每一代10000个微生物细胞核中都,只有一个都能获取研究课题部门试图紧密为基础到细胞核中都的新DNA。这是因为微生物兼具预防ssDNA受益和紧密为基础到其线粒体中都的细胞核机制。

SCRIBE的的设计种系统图和拼写效率在这项新研究课题中都,研究课题的团队试图通过消除微生物对ssDNA的防御机制来大幅提高这一现实生活的效率。首先,研究课题部门抑制了外切蛋白,这种蛋白能分解ssDNA。此外,他们还敲除了与错配修复种系统有关的遗传,该种系统通常会阻止遗传物质DNA与线粒体的紧密为基础。通过这些修改,极大地大幅提高了拼写效率,由此创造了一种不所需必需就可以主编寄生虫线粒体的无与伦比、高效的法则。因此,他们将这种全一新DNA拼写法则叫作“HiSCRIBE”。专著的第一所作 Fahim Farzadfard 表示,有了这个一新DNA拼写种系统,就可以在复杂的寄生虫生态种系统中都粗略而直接主编寄生虫线粒体,而不所需任何多种形式的必需。由于这种改进,都能做一些用上一代SCRIBE或其他DNA拼写应用做不到的应用。通过HiSCRIBE对寄生虫线粒体开展高效、选择性、无疤痕和顺式器件的单一主编值得注意的是,在2014年的研究课题中都,研究课题部门可以应用于SCRIBE就有曝露于特定分子的接下来时间和强度。现在,通过一新HiS-CRIBE种系统,他们可以这些类别的曝露以及其他类别的流血事件,如细胞核之间的电磁场。作为一个例子,研究课题的团队展示了他们可以一个被叫作寄生虫交叉的现实生活,在此现实生活中都寄生虫互换DNA片段。基于此,研究课题的团队的设计了“DNA条形码”,通过将这些DNA条形码紧密为基础到寄生虫的线粒体中都,然后与其他寄生虫开展互换。最后研究课题部门可以通过DNA测序,探测出哪些寄生虫收纳了DNA条形码,由此确认哪些寄生虫开展了寄生虫为基础。这种图说可以帮助研究课题部门研究课题寄生虫是如何在生物膜等汇聚物中都相互交流的。如果相近的法则可以应用于哺乳动物细胞核,那么遇见它可以用来绘制神经元等其他类别细胞核之间的电磁场。这为绘制神经元连接体包括了一种近期。寄生虫交叉的内部空间种系统和连接体不仅如此,研究课题部门还表示,他们可以应用于这种应用专门主编一个寄生虫种落中都的一个寄生虫的线粒体。这种群落必需性主编可以包括一种一新法则——通过沉默细菌性遗传使得细菌性寄生虫对基本本品更敏感。此外,这种应用也可以用来的设计一个由寄生虫和噬菌体组成的小分子生态种系统,这种生态种系统可以不断解释器其线粒体的某些片段,并以比自然地趋同很低的速度自主趋同!例如,在这种情况下,他们都能优化寄生虫消耗脂质的能力。通过HiSCRIBE接下来趋同一个期望的线粒体基因座总的来说,HiSCRIBE种系统的出现,让我们都能在实验室以外开展线粒体主编和DNA拼写,无论是的设计寄生虫、优化原位感兴趣的性状,还是研究课题寄生虫种群的趋同自适应和电磁场。关于卢冠达卢冠达 ,宾夕法尼亚大学学院生物工程学、电机工程和计算机科学副院长,在宾夕法尼亚大学读博其间曾随小分子药理学大鸡 James Collins,在遗传主编、小分子药理学、肠道菌种等应用领域取得了一系列不可或缺冲破。曾投身于创立多家生物公司,其中都包括 Synlogic (通过遗传工程改造肠道菌种来化疗乳癌,已在券商港交所) ,以及 Senti Biosciences (基于遗传电路的乳癌细胞核化疗,于今年年初获取1.05亿美元B轮融资) 。专著链接:

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