朴茨茅斯大学的专家开发了一种识别和靶向DNA的新方法，该方法显著扩展了科学家能够识别的基因序列范围。本周发表在《自然通讯》上的这项研究为基因靶向技术、分子诊断和DNA纳米技术开辟了新的可能性。
朴茨茅斯大学医学院、药学和生物医学科学学院的生物工程学副教授David Rusling博士表示："我们的实验室开发了能够识别并与独特基因序列结合的合成分子。通过将合成DNA碱基引入这些分子，我们已经能够显著提高它们识别靶点的能力。"
"我在这个领域工作了大约20年，这是我们首次拥有一种系统，它能够在生理条件下实现强效识别，并且其构建模块对其他研究人员来说是商业可用的。"
克服TFO限制
该研究克服了一类称为三链形成寡核苷酸（TFOs）的合成DNA分子长期以来的局限性，这类分子可以被编程以结合双链DNA内的特定位置。
尽管TFOs作为控制基因活性和检测基因变化的潜在工具引起了人们的兴趣，但由于它们只能识别有限范围的DNA序列，并且通常需要在酸性条件下才能有效工作，其应用受到了限制。
Rusling表示："这项工作扩展了TFOs能够识别的DNA序列范围。通过拓宽分子识别编码并在生物学相关条件下实现强效结合，我们创建了一个平台，其他研究人员可以利用它来开发生物技术和医学领域的新工具。"
新型DNA"字母"拓展编码
研究团队整合了来自人工扩展遗传信息系统（AEGIS）的合成DNA碱基，该系统最初由美国Benner实验室开发，这项技术将自然遗传字母表扩展到熟悉的DNA字母A、T、C和G之外。
通过系统测试120种不同的识别组合，科学家们确定了一套可互换的分子构建模块，使TFOs能够在生理条件下强效且选择性地结合更广泛的DNA靶标。
Rusling补充道："一种有用的思考方式是，传统的TFOs就像一个只有少数钥匙形状可用的锁钥系统。这项研究创造了许多新的钥匙形状，使科学家能够解锁并识别更广泛的DNA靶标。"
检测损伤与序列
研究人员表明，扩展的识别系统不仅可以识别标准DNA序列，还可以识别受损DNA。特别是，该研究展示了对氧化DNA损伤的识别，这是由正常细胞过程产生的常见损伤形式。
Rusling表示："细胞不断经历DNA损伤。令人兴奋的是，这些新分子可以被设计成既能识别这些受损位点，也能识别正常DNA序列。"
该团队目前正在研究这些分子在细胞内的基因靶向能力，并探索其在医学、诊断、生物技术和纳米技术中的应用。
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