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高保真镜像Pfu DNA聚合酶可在l-DNA中实现生物正交信息存储
作者:小柯机器人 发布时间:2021/7/31 23:24:09

清华大学朱听小组发现,高保真镜像Pfu DNA聚合酶可在l-DNA中实现生物正交信息存储。该研究于2021年7月29日在线发表于国际一流学术期刊《自然—生物技术》。

研究人员用化学方法合成了一个90kDa的高保真镜象Pfu DNA聚合酶,它能准确地组装一个千字节大小的镜象基因。研究人员用该聚合酶在L-DNA中编码了路易-巴斯德1860年的一段话,该段话首次提出了一个镜像的生物学世界。研究人员通过在D-DNA存储库中嵌入一个嵌合的D-DNA/L-DNA关键分子来实现手性隐写术,它根据阅读的手性传递虚假或秘密信息。

此外,结果表明,保存在当地池塘水中的微量L-DNA条形码在1年内仍可被扩增和测序,而同样条件下的D-DNA条形码在1天后无法被扩增。这些下一代镜像分子工具可能会改变高级镜像生物学系统的发展,并为实现镜像中心教条和探索其应用铺平道路。

据了解,自然界的DNA在存储遗传信息方面有很好的进化。螺旋状倒置的L-DNA,拥有同样的信息能力,但抗生物降解,可以作为一个强大的、生物正交的信息库。

附:英文原文

Title: Bioorthogonal information storage in l-DNA with a high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase

Author: Fan, Chuyao, Deng, Qiang, Zhu, Ting F.

Issue&Volume: 2021-07-29

Abstract: Natural DNA is exquisitely evolved to store genetic information. The chirally inverted l-DNA, possessing the same informational capacity but resistant to biodegradation, may serve as a robust, bioorthogonal information repository. Here we chemically synthesize a 90-kDa high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase that enables accurate assembly of a kilobase-sized mirror-image gene. We use the polymerase to encode in l-DNA an 1860 paragraph by Louis Pasteur that first proposed a mirror-image world of biology. We realize chiral steganography by embedding a chimeric d-DNA/l-DNA key molecule in a d-DNA storage library, which conveys a false or secret message depending on the chirality of reading. Furthermore, we show that a trace amount of an l-DNA barcode preserved in water from a local pond remains amplifiable and sequenceable for 1 year, whereas a d-DNA barcode under the same conditions could not be amplified after 1 day. These next-generation mirror-image molecular tools may transform the development of advanced mirror-image biology systems and pave the way for the realization of the mirror-image central dogma and exploration of their applications. A high-fidelity mirror-image polymerase that accurately synthesizes mirror-image DNA protects stored information from biodegradation.

DOI: 10.1038/s41587-021-00969-6

Source: https://www.nature.com/articles/s41587-021-00969-6

期刊信息

Nature Biotechnology:《自然—生物技术》,创刊于1996年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:31.864
官方网址:https://www.nature.com/nbt/
投稿链接:https://mts-nbt.nature.com/cgi-bin/main.plex