在合成生物学研究中，无细胞蛋白表达系统（CFE）作为关键平台的应用日益广泛。近期的一项研究揭示了一种新型可编程载体——环状单链DNA（CssDNA），能够在酵母基无细胞蛋白表达系统中实现基因表达和调控，这一发现为合成生物学工具箱增添了新的利器。

无细胞蛋白表达系统主要依赖于双链DNA和单链RNA作为转录和翻译的载体。然而，环状单链DNA（CssDNA）由于其可编程性和定位性，在DNA纳米技术中已经得到了广泛应用。此次研究旨在探索CssDNA在合成生物学中的潜力，特别是在基因表达和调控方面的应用。

图源：nature communications（2024），doi：10.1038/s41467-023-42437-6

研究团队在酵母基无细胞蛋白表达系统中引入了CssDNA，测试其作为基因表达载体的效果。通过DNA和RNA聚合酶的处理，CssDNA在该系统中实现了有效的基因表达。此外，研究人员还设计了不同路径的正义和反义CssDNA，构建了几种基因调控逻辑门，进一步验证了CssDNA在基因调控中的应用潜力。

1. 高效基因表达：研究表明，CssDNA在酵母基CFE系统中能够被有效处理，成功实现基因表达。这为无细胞蛋白表达系统提供了一种新的高效载体。

2. 多样的基因调控路径：通过工程化设计，CssDNA能够通过正义和反义路径实现基因调控，展示了其在合成生物学中的广泛应用潜力。

3. 构建基因调控逻辑门：研究团队成功利用CssDNA构建了几种基因调控逻辑门，这些逻辑门能够在CFE系统中执行复杂的基因调控任务，为基因电路设计提供了新的可能。

这一研究显著推进了对CssDNA在基因表达和调控中应用的理解。CssDNA不仅可以作为一种高效的基因表达载体，还能够通过多种途径实现精确的基因调控。这为合成生物学领域的研究和应用开辟了新的方向。

研究团队计划进一步优化CssDNA的设计，以提高其在不同无细胞系统中的适应性和效率。同时，他们将探索CssDNA在其他生物系统中的应用潜力，旨在开发更加灵活和高效的基因调控工具。

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