作为前瞻信息处理和未来生物技术领域中的前沿热点技术，新型DNA电路技术发展迅速。其在DNA存储、新型计算模型、基因编辑和纳米操控方面有着多种潜在应用。其中，分子构象信息作为功能信号实现复杂的信息处理受到了广泛关注。在自然界中，不同构象结构之间通常共同发挥作用，以协作方式精确调节生物信号通路称为构象协同。通过构建协同分子构象信号通路网络，来实现分子信息整合、调控等功能，已经成为生物计算等领域的研究热点。然而，由于分子协同信号的编程复杂性和传导困难性，开发基于构象信号协同调控的人工DNA电路面临巨大挑战。

近期，永利集团生物计算团队（张成/许进课题组），联合国家纳米中心、华北电力大学、天津医科大学第二医院、皇家布里斯班医院等多家国内外科研团队，针对构象信号协同作用问题，提出了一种全新的策略。研究团队利用了变构DNA自组装结构的可编程性，通过编程多个构象信号协同作用，来实现蛋白质-寡核苷酸信号转导，构建了多种DNA分子计算逻辑门。研究中创新性地引入DNA结构模块变化，通过分子长度协同地对蛋白质转导信号进行调控，实现了结构开关的下调和上调的协同信号调节作用，为构建复杂的分子网络提供了新的可能性。团队进一步使用多种蛋白质输入实现了5种DNA分子逻辑操控，如“与”，“或”，“开关”和级联等计算操作。研究通过实验证明蛋白质/DNA协同构象信号可以调控细胞中GFP基因的表达，并利用PLK1基因调控有效抑制了肿瘤细胞的增殖。该研究证明了新型构象协同性信号转导机制的可编程设计和精准调控能力，为相关领域的研究提供了新的思路和方法，在生物计算，分子存储和基因诊疗等领域具有潜在的应用前景。2023年8月14日，相关成果以“Programming conformational cooperativity to regulate allosteric protein-oligonucleotide signal transduction”为题，在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

永利集团为该研究工作的第一完成单位；研究生梁远，博士后郄云凯为论文第一作者；张成副研究员，李素萍研究员为论文的通讯作者。该研究得到了科技部国家重点研发计划项目、装备预研项目、国家自然科学基金等资助，得到永利集团和高可信软件技术教育部重点实验室的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40589-z

图1. (a) 蛋白质/DNA协同信号转导；(b)协同分子信号转导DNA电路逻辑计算。