DNA無錯率達99.1％！eMBS自動化糾錯平臺助力DNA合成

近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心與中國科學院天津工業生物技術研究所合作，研究開發了一種集成的、高靈敏度且高通量的錯誤校正平臺eMBS。能夠通過理性設計工程化MutS蛋白并結合磁珠分離技術，實現了對DNA合成錯誤的快速、高通量識別與去除。相關成果發表在《合成和系統生物技術》。

合成生物學的核心在于“造物”，而高保真DNA合成是構建各類合成生物體系的基礎。現有的基因合成工藝常伴隨堿基插入、缺失或替換等錯誤，傳統的糾錯方法通量低、耗時長、難以自動化等瓶頸，無法滿足大規模基因組工程的需求。

通過分子動力學模擬并結合自由能計算，研究團隊揭示了MutS蛋白識別錯配堿基的原子級機制。基于此，團隊發現并引入了關鍵的E38N單點突變，該突變通過增強π-π堆積效應并形成直接氫鍵，顯著提升了蛋白對錯配DNA的識別特異性，同時有效抑制了其與正確配對DNA的非特異性結合。此外，引入的L157C/G233C二硫鍵進一步增強了蛋白的結構穩定性與廣譜親和力。

實驗表明，eMBS系統將糾錯流程縮短至20分鐘，同時適配96孔板自動化操作，能有效去除各類合成錯誤，將DNA產物的無錯率提升至99.1%，顯著優于傳統方法。

eMBS系統的成功開發為合成生物學的“構建”環節提供了關鍵的高保真技術支撐；而單細胞中心獨有的單細胞拉曼分析與分選技術，則為“篩選”環節提供了高通量解決方案。上下游的結合，構建了從高質量基因元件合成到高性能細胞工廠篩選的完整技術閉環，為“最簡合成生物學”的實現奠定了堅實的方法學基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2026.02.009