达特茅斯学院的研究人员发现，质粒内基因的排列顺序，即“基因语法”，会显著影响基因表达。这一发现强调了基因位置的重要性，类似于词序影响句子含义的方式。
基因语法的重要性
这项发表在生物工程杂志上的研究表明，改变基因语法会影响转录机制沿DNA的移动、复制和转录之间的相互作用以及基因表达的变异性。研究人员系统地分析了基因顺序和方向对质粒的影响，质粒是细菌中常见的小型环状DNA分子，用于研究基因功能。
实验设计和结果
研究人员构建了具有不同顺序和方向的荧光报告基因的质粒，同时保持启动子和核糖体结合位点相同。结果表明，基因语法的改变导致表达水平和变异性的显著差异。例如，绿色荧光蛋白（GFP）的表达根据其位置变化超过1.8倍。与质粒复制起点方向一致的基因表现出更高的表达，串联基因方向导致更强的表达，而发散方向抑制基因活性。
对合成生物学的影响
改变基因顺序也会改变表达水平，证实了位置和方向都会影响基因输出。这些发现表明，基因语法是一个关键的设计要素。通过将基因语法视为可调节的变量，合成生物学家和生物工程师可以提高遗传工具的可预测性和精确性，从而为优化遗传工程技术和更有效的基因电路铺平道路，以用于各种应用。