美科學家開發出單芯片基因合成新法

新的基因合成方法可使蛋白質表達最優化。

　　在合成生物學與生物技術中，定制基因序列的可靠性和成本效益對于相關應用是至關重要的。盡管脫氧核糖核酸（DNA）微陣列對于基因合成的短寡核苷酸池也是一個劃算的來源，但是這些復雜混合物必須經過放大和正確的組裝。一項最近的研究描述了一種方法，即將30個基因（或基因變異池）合成在一個單芯片上。美國科學家報告說，一輪的合成與選擇能夠成功鑒別出那些具有人們所渴望的屬性的基因變異，例如最佳的表達水平。　　

　　在這項新的研究中，美國北卡羅來納州杜克大學的Jiayuan Quan和同事進行了等溫的基因巧合以及鏈置換擴增反應，以同時擴大和釋放60-mer的寡核苷酸，隨后他們利用聚合酶循環組裝在0.5kb～1kb的基因中建立了重疊產物。為了方便，這些反應都在芯片上以及相同的反應混合物中進行；假性的寡核苷酸雜化通過將芯片細分為針對每個基因的單獨的阱而得到最小化。其產物隨后通過芯片外聚合酶鏈反應（PCR）而進一步被放大。　

　　研究人員還開發出了一種質量控制程序，從而使錯誤合成基因（在一次變性復性循環后形成錯配的雙鏈單位）的亞族群能夠被錯配特定內切酶所分開。然而，由于變異的錯配可能性，這一程序的一個局限在于它只適用于合成單一基因，而不是一組密切相關的基因變異的混合庫。　

　　這種基因合成方法隨后被應用到優化轉基因表達，除了強啟動子序列外，這還要求適當的密碼子使用。研究人員生成了lacZα基因片斷的一個同義“密碼子變異”庫，并在大腸桿菌細胞中表達了它們。當在包含半乳糖苷的瓊脂中生長時，克隆被選擇用來使基于其藍色色度的lacZα表達最大化。相對于野生型序列而言，在這些克隆中，lacZα序列被發現極大提高了lacZα的表達。　

　　在一個類似但更有價值的應用中，研究人員生成并測試了74個黑腹果蠅轉錄因子的密碼子變異庫。高度表達的變異需要抗體的產生，并且根據綠色熒光蛋白（GFP）融合蛋白標記物的熒光強度，這些變異被成功鑒別出來。　

　　研究人員在最近出版的《自然—生物技術》雜志上報告了這一研究成果。　

　　研究人員指出，搞清這些光學基因序列是否為基于一些屬性，例如mRNA結構和穩定性的功能性選擇，以及這種方法是否是更長基因合成的最佳延伸，將令人關注。