作為前瞻信息處理和未來生物技術領域中的前沿熱點技術，新型DNA電路技術發展迅速。其在DNA存儲、新型計算模型、基因編輯和納米操控方面有着多種潛在應用。其中，分子構象信息作為功能信号實現複雜的信息處理受到了廣泛關注。在自然界中，不同構象結構之間通常共同發揮作用，以協作方式精确調節生物信号通路稱為構象協同。通過構建協同分子構象信号通路網絡，來實現分子信息整合、調控等功能，已經成為生物計算等領域的研究熱點。然而，由于分子協同信号的編程複雜性和傳導困難性，開發基于構象信号協同調控的人工DNA電路面臨巨大挑戰。

近期，beat365官方网站生物計算團隊（張成/許進課題組），聯合國家納米中心、華北電力大學、天津醫科大學第二醫院、皇家布裡斯班醫院等多家國内外科研團隊，針對構象信号協同作用問題，提出了一種全新的策略。研究團隊利用了變構DNA自組裝結構的可編程性，通過編程多個構象信号協同作用，來實現蛋白質-寡核苷酸信号轉導，構建了多種DNA分子計算邏輯門。研究中創新性地引入DNA結構模塊變化，通過分子長度協同地對蛋白質轉導信号進行調控，實現了結構開關的下調和上調的協同信号調節作用，為構建複雜的分子網絡提供了新的可能性。團隊進一步使用多種蛋白質輸入實現了5種DNA分子邏輯操控，如“與”，“或”，“開關”和級聯等計算操作。研究通過實驗證明蛋白質/DNA協同構象信号可以調控細胞中GFP基因的表達，并利用PLK1基因調控有效抑制了腫瘤細胞的增殖。該研究證明了新型構象協同性信号轉導機制的可編程設計和精準調控能力，為相關領域的研究提供了新的思路和方法，在生物計算，分子存儲和基因診療等領域具有潛在的應用前景。2023年8月14日，相關成果以“Programming conformational cooperativity to regulate allosteric protein-oligonucleotide signal transduction”為題，在線發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

beat365官方网站為該研究工作的第一完成單位；研究生梁遠，博士後郄雲凱為論文第一作者；張成副研究員，李素萍研究員為論文的通訊作者。該研究得到了科技部國家重點研發計劃項目、裝備預研項目、國家自然科學基金等資助，得到beat365官方网站和高可信軟件技術教育部重點實驗室的支持。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40589-z

圖1. (a) 蛋白質/DNA協同信号轉導；(b)協同分子信号轉導DNA電路邏輯計算。