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基因组编辑新技术|在DNA中构建生物“阀门”,直接形成细胞信息流

  

DNA Valve

DNA阀门控制DNA分子过程。


这项研究现在发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上,为信息如何在DNA中编码提供了一个新的视角,并为构建可持续生物技术提供了新的工具。

尽管肉眼看不见微生物,但它们对我们的生存是不可或缺的。他们使用通常被称为生命密码的DNA来运作。DNA编码了许多可能对我们有用的工具,但我们目前缺乏对如何解读DNA序列的完整理解。

第一作者、布里斯托尔生物科学学院的博士生Matthew Tarnowski说:“了解微生物世界是很棘手的。虽然用测序器读取微生物的DNA给了我们一个了解潜在代码的窗口,但你仍然需要读取很多不同的DNA序列来理解它实际上是如何工作的。这有点像试图学习一门新语言,但只是从几个小片段的文本。”

为了解决这个问题,布里斯托尔大学的研究小组专注于研究DNA中编码的信息是如何被读取的,特别是,细胞沿着DNA的过程是如何被控制的。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。

从自然中汲取灵感,已知DNA上的流动通常是复杂和交织的,该团队专注于如何通过创建“阀门”来调节DNA从一个区域到另一个区域的流动。

资深作者、布里斯托尔大学皇家学会大学研究员Thomas Gorochowski博士说:“类似于控制液体通过管道的速度的阀门,这些阀门决定了DNA分子过程的流动。这些流使细胞能够理解存储在它们基因组中的信息,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需要花费大量的时间。为了解决这个问题,该团队采用了一种方法,使许多DNA部件能够并行快速组装,并采用了一种基于“纳米孔”的测序技术,这种技术允许他们同时测量每个部件的工作方式。

Gorochowski博士补充道:“利用纳米孔测序的独特特性是开启我们有效设计生物阀门的能力所必需的一步。我们不需要一次单独构建和测试一对,而是可以在混合池中组装和测试数千个,这有助于我们分解它们的设计规则,更好地理解它们的工作原理。”

作者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打开了途径。


参考文献:“Massively parallel characterization of engineered transcript isoforms using direct span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="

RNA
Ribonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA).

"RNA sequencing” by Matthew J. Tarnowski and Thomas E. Gorochowski, 21 January 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28074-5


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