近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与中国科学院天津工业生物技术研究所合作，研究开发了一种集成的、高灵敏度且高通量的错误校正平台eMBS。能够通过理性设计工程化MutS蛋白并结合磁珠分离技术，实现了对DNA合成错误的快速、高通量识别与去除。相关成果发表在《合成和系统生物技术》。

合成生物学的核心在于“造物”，而高保真DNA合成是构建各类合成生物体系的基础。现有的基因合成工艺常伴随碱基插入、缺失或替换等错误，传统的纠错方法通量低、耗时长、难以自动化等瓶颈，无法满足大规模基因组工程的需求。

eMBS系统工作原理  青岛能源所供图

通过分子动力学模拟并结合自由能计算，研究团队揭示了MutS蛋白识别错配碱基的原子级机制。基于此，团队发现并引入了关键的E38N单点突变，该突变通过增强π-π堆积效应并形成直接氢键，显著提升了蛋白对错配DNA的识别特异性，同时有效抑制了其与正确配对DNA的非特异性结合。此外，引入的L157C/G233C二硫键进一步增强了蛋白的结构稳定性与广谱亲和力。

实验表明，eMBS系统将纠错流程缩短至20分钟，同时适配96孔板自动化操作，能有效去除各类合成错误，将DNA产物的无错率提升至99.1%，显著优于传统方法。

eMBS系统的成功开发为合成生物学的“构建”环节提供了关键的高保真技术支撑；而单细胞中心独有的单细胞拉曼分析与分选技术，则为“筛选”环节提供了高通量解决方案。上下游的结合，构建了从高质量基因元件合成到高性能细胞工厂筛选的完整技术闭环，为“最简合成生物学”的实现奠定了坚实的方法学基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2026.02.009