新技术可以帮助科学家在短短一天内创造出一种基因

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由于采用了一种模仿身体复制自身DNA的新技术，因此很快就可能在一天内创建一个新基因。尽管该技术需要消除一些障碍，但有一天它可以让研究人员快速重写微生物基因，使他们能够即时合成新的药物和燃料。

“这是未来，”哈佛大学的遗传学家乔治·丘奇说道，他开创了许多技术，用于读取和编写合成生物学的DNA。 “这将是巨大的。”

自20世纪70年代以来，研究人员已经能够制造DNA。传统方法采用DNA核苷酸 - 化学字母A，G，C和T-并将它们逐个添加到称为寡核苷酸或寡核苷酸的生长链中。但是这个使用一系列有毒有机试剂的过程通常很慢且容易出错，将寡核苷酸限制在大约200个字母 - 这是构成大多数基因的数千个字母的一小部分。

我们的细胞使DNA不同。称为聚合酶的多种酶读取单链DNA，然后合成与其结合的互补链。这促使重新设计聚合酶的梦想成为新的DNA。

几十年来，大多数研究人员已经确定了一种称为末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）的特定聚合酶，因为与其他聚合酶不同，它可以将新核苷酸连接到寡核苷酸链而不遵循DNA模板链。 Natural TdT这样做可以为抗体编写数以百万计的新基因变体，免疫系统可以从中选择目标入侵者。但是，天然酶会随机添加新的DNA字母，而不是像研究人员想要的那样控制字母的精确序列。

科学家们多年来一直尝试使TdT一次添加一个核苷酸并停止，然后用不同的核苷酸重复该过程，Sebastian Palluk博士说。在加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的化学家Jay Keasling实验室工作的学生。他们首先在DNA的四个碱基中添加化学基团，作为“停止”信号。因此，当TdT将修改后的A添加到任何长度的寡核苷酸时，将阻止添加下一个碱基。然后将oglio捞出，洗涤，并用另一种化合物处理以切断阻断组，准备下一次延伸。

但是TdT对这些修饰的核苷酸不起作用。 “TdT非常挑剔，”帕卢克说。一个这样的系统，例如添加每个修改的基础，太慢而不实用。

帕卢克说，他也试图让这种方法奏效。 “我沿着这条路走了2年，”他说。但他得与博士学位的Daniel Arlow谈话。 Keasling实验室的学生也试图用酶来合成DNA。最终，他们采取了一种新颖的方法。它们从四个独立碱基的四个独立池开始，每个碱基具有与A，G，C或T连接的TdT拷贝。为了生长它们的寡核苷酸，它们从其中一个池中添加碱基。在TdT将碱基添加到寡核苷酸的末端后，它仍然被束缚，阻止酶的任何额外拷贝与寡核苷酸反应并进一步延伸。然后将现在的寡核苷酸捞出，并将系绳剪掉。游离的TdT被冲走，寡核苷酸已准备好添加下一个碱基。

最终，这种方法应该很便宜，Keasling说，因为TdT很容易在细菌和酵母中制造。它也很快。 Palluk，Arlow，Keasling及其同事今天在Nature Biotechnology上报告说，大多数新核苷酸在10到20秒内与生长的寡核苷酸结合。目前，系绳剪断步骤仍需要一分钟。 Church说，新的方法还没有准备好取消传统的DNA合成。到目前为止，该组织已将寡核苷酸仅长10个碱基。并且仍然存在一些写作问题，因为该方法在以所需顺序编写DNA时仅98％准确，低于传统方法的99％准确度。 “这对于第一次演示很酷，”帕卢克说。 “但现在还没有。”

为了编写长达1000个碱基的寡核苷酸，该方法可能需要99.9％的准确度。如果它到达那里，教会说它不仅可以帮助改变合成生物学编写和测试新基因的努力，以创建一个紧凑的档案，来自天文学调查等巨大科学项目的信息，这些项目可以被捕获并读出后来。

阅读：  2018-07-26 10:38:16