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（如电泳、色谱或酶切）存在通量低、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。

针对这一行业难题，青岛能源所单细胞中心与中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称“天津工生所”）合作，开发了一种集成的、高灵敏度且高通量的错误校正平台eMBS（engineered MutS-based magnetic bead separation system）。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。

在核心科学发现方面，研究团队利用分子动力学模拟并结合自由能计算，揭示了MutS蛋白识别错配碱基的原子级机制。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（特别是含胸腺嘧啶T错配）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，可适配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。

在应用前景与中心战略布局方面，eMBS系统的成功开发为合成生物学的“构建（Build）”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（Test/Screen）”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。未来，该联合技术体系将在基因组重设计、DNA数据存储及CRISPR基因编辑等前沿领域发挥重要作用。

相关成果已发表于Synthetic and Systems Biotechnology。青岛能源所联合培养博士生王晓航、副研究员王业飞及天津工生所助理研究员王伟为论文共同第一作者，青岛能源所张佳副研究员和天津工生所盛翔研究员为共同通讯作者。本研究获得国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金及中国科学院青年科学家基础研究项目等资助。（文/图 王晓航）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2026.02.009

Xiaohang Wang^#, Yefei Wang^#, Wei Wang^#, Wenshuang Liu, Hui Jia, Mengsha Li, Mingying Li, Changle Wu, Jian Xu, Xiang Sheng^*, Jia Zhang^*. Engineered eMutS based magnetic separation system for high-fidelity DNA synthesis. Synthetic and Systems Biotechnology, 2026, 13: 337-349.