新的设计蛋白与内置的保障

通过将两个基因合并成一个DNA序列，CUIMC合成生物学家创造了一种方法，可以防止人类工程蛋白扩散到野外，并稳定合成蛋白，使它们不会随时间而变化。

背景

蛋白质工程是一个相对年轻的领域，产生新的蛋白质从未见过的自然界。今天的蛋白质工程师通常通过对编码天然存在的蛋白质的基因进行微小的变化来创造合成蛋白。这些合成蛋白的种类范围从去除酶中具有改善的洗涤剂，以使数百万患有糖尿病的长效胰岛素。

但是，蛋白质工程师的两个大型未解决的挑战仍然存在：需要含有编码合成蛋白的基因，以防止逃逸到其他生物体中，并且基因需要随时间抵抗突变，因此蛋白质不会失去其功能。

哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院的合成生物学家已经开发出一种方法，目前已发表在该杂志上科学，这可以解决这两个问题。

灵感来自病毒

在设计该方法时，研究人员通过病毒重叠基因来启发。当两种不同的基因重叠时，它们占据相同的DNA序列。但是该基因在不同的框架中读取，使得产生两种不同的蛋白质。

在重叠基因中，序列中的随机突变可能不会影响一个基因，但它可能会损害第二种基因。

“重叠基因基本上锁定在特定的DNA序列中，我们认为我们可以利用这种综合生物学的想法，”哈里斯王博士，系统生物学助理教授，他们开发了与研究生Tomasz BlazeJewski和博士后科学家Hsing-i Ho，PHD的新方法。

计算机算法纠缠着基因

由Wang、Blazejewski和Ho开发的CAMEOS技术创建了一个包含两个编码两种不同蛋白质的基因的单一DNA序列。

HoteS中的计算机算法从两个天然基因的遗传码开始，并使方法与单个DNA序列组合成单个DNA序列。

为了实现这种纠缠，需要改变每个基因的碱，但不改变基因蛋白的功能。PicsoS点击数十万基因序列的数据库，以确定哪些基础变化可能成功并且可能会失败。

然后使用高通量技术在活细胞内印刷和测试最终预测的序列，这在短时间内可能在短时间内进行数千种不同序列的测试。

“十年前，我们还不具备让这一切成为可能的技术，”王说。“我们在数据库中没有足够的序列来做出明智的预测，我们也没有方法合成长DNA序列来测试我们的预测。”

生物控制和基因稳定性

为了防止合成基因逃离野外，哥伦比亚研究员使用了Piceos与产生有毒蛋白质的基因缠结。

当插入工程化的细菌细胞以使解毒剂中形成为使解毒剂中，缠绕的基因产生合成基因和毒素。其他细菌可以占据纠缠的基因，但一旦毒素创造了一旦毒素即时死亡。

类似的设计“对于农业目的来说可能是有用的，您不希望合成基因传播到自然作物，”BlazeJewski说，“或者在任何情况下，当您不希望您的合成DNA逃离实验室时。”

通过锁定DNA序列，基因缠结也稳定了工程基因并防止合成蛋白失去其功能（或获取不需要的蛋白）。

Ho说:“在使用大桶细胞生产工程蛋白的工业中，不稳定性是一个问题。”“这种反应只会持续一定的时间，然后突变就会发生。有了CAMEOS，这种反应可能会持续更长时间。”

美国国防部有兴趣提高工程蛋白质的稳定性，有助于基金凯斯的发展。掺入微生物中，工程蛋白质可以帮助保护设备免受腐蚀，警告士兵的存在，或根据需要产生燃料或药物。