内建DNA反应网络的智能原型细胞

在自然界中，一系列时空有序的化学反应组成化学反应网络，共同调控不同的生物功能以确保生命体的存活。这些复杂而精密的自然反应网络传递信息并且对外界刺激发生响应，以此来确保有机体的稳态平衡。那么，能否通过构建人工化学反应网络的方式，在一定程度上模拟这些自然存在的化学反应网络功能，乃至进一步构建能够行使一定生物学功能的人工原型细胞呢？近日，湖南大学的谭蔚泓（点击查看介绍）团队通过在原型细胞中构建DNA逻辑回路，通过人工模拟免疫反应，实现了移除外源性病原体DNA的目的。

当入侵原型细胞的SARS病毒DNA片段数目低于系统容忍值时，DNA逻辑反应网络处于休眠状态；而当病原体DNA片段数目高于系统容忍值时，DNA逻辑反应网络迅速激活并执行一系列DNA分子运算，产生大量的人工抗体模拟物，捕获病原体DNA片段。被捕获的病原体DNA片段在限制性内切酶的作用下选择性降解，从而达到移除病原体DNA片段的目的。将DNA逻辑回路作为原型细胞计算核心的策略为理解基于DNA算法的纳米器件的设计原则奠定了基础，并对构建可用于未来生物学研究的人工细胞或纳米机器人具有很好的启发作用。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是湖南大学的博士研究生吕一帆。

该论文作者为：Yifan Lyu, Cuichen Wu, Charles Heinke, Da Han, Ren Cai, I-Ting Teng, Yuan Liu, Hui Liu, Xiaobing Zhang, Qiaoling Liu and Weihong Tan

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Constructing Smart Protocells with Built-In DNA Computational Core to Eliminate Exogenous Challenge

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 6912, DOI: 10.1021/jacs.8b01960

谭蔚泓教授简介

谭蔚泓教授，美国密西根大学物理化学博士、中国科学院物理化学硕士、湖南师范大学化学本科毕业，现任美国化学会Journal of American Chemical Society 杂志副主编，ACS Nano、Chemical Science、《中国科学化学》、《国家科学评论》等国内外杂志编委。谭蔚泓教授长期从事生命分析化学和化学生物学研究和教学工作，解决了分析化学与生物医学交叉领域中的一些关键科学问题，在国际生物分析化学领域有着重要的影响，入选2014、2015、2016、2017年汤森路透全球高被引研究人员名单，在Science、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 和Nature 系列等国际知名学术刊物上发表学术论文500余篇，H-index为102，SCI他引35,000多次；研究成果获2014年国家自然科学二等奖，2005年当选美国AAAS Fellow，2015年当选中国科学院院士，2016年当选发展中国家科学院院士。

http://www.x-mol.com/university/faculty/10092