本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
工程師們發明了一種在活細胞染色體中儲存單個可重寫資料位的方法——一種細胞開關，可以精確控制基因的表達方式和時間。
三年來，斯坦福大學的 Jerome Bonnet、Pakpoom Subsoontorn 和 Drew Endy 在大腸桿菌中對這種開關進行了調整，使其恰到好處。該團隊對細菌進行基因工程改造，使其包含紅色和綠色熒光蛋白的基因，以及從噬菌體（一種感染細菌的病毒）改造而來的兩種剪下貼上酶的基因。透過使用噬菌體酶重寫大腸桿菌染色體中的特定 DNA 片段，研究人員確定了細菌在紫外光下發出的顏色，在紅色或綠色光環之間切換多達 100 次細胞分裂。Endy 和他的同事稱他們的系統為重組酶可定址資料 (RAD) 模組。
在將 DNA 注射到細菌中後，一些噬菌體立即開始利用細胞的天然機制複製自身。然而，在其他時候，噬菌體 DNA 會休眠在細菌的染色體中，僅在稍後被環境因素觸發時才開始活動。特別是兩種噬菌體酶協調了這種變化：整合酶——可以將病毒 DNA 編織到細菌的染色體中——和切除酶，它可以再次切出病毒 DNA。
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在早期的工作中，科學家們發現，透過調整噬菌體附著在細菌染色體上的位點，他們可以使整合酶反轉其插入宿主染色體的 DNA 片段，就像從句子中剪切出一個單詞並將其倒置貼上回去一樣。Endy 和他的同事想知道他們是否可以誘導整合酶和切除酶不斷地在活細胞染色體內的標準位置和倒置位置之間翻轉 DNA 片段——有點像電子或二進位制開關可以關閉或開啟、0 或 1 的方式。
除了編碼這些噬菌體酶的基因以及編碼紅色和綠色熒光蛋白的基因外，Endy 和他的團隊還在大腸桿菌基因組中引入了一個特定的啟動子——DNA 序列，它啟動轉錄，即各種酶和細胞機器將 DNA 翻譯成 RNA 的過程，RNA 最終被翻譯成工作蛋白質。Endy 和他的同事使用的啟動子僅沿大腸桿菌染色體在一個方向上啟動轉錄。在一個位置，啟動子將酶沿著染色體快速傳送到包含綠色熒光蛋白基因的部分；當倒置時，啟動子在相反的方向啟動轉錄，紅色熒光基因在那裡等待。
Endy、Bonnet 和 Subsoontorn 透過用抗生素或糖分子的連續脈衝淹沒細菌細胞，從而不斷地在標準位置和倒置位置之間翻轉啟動子——從而確定細菌發出的顏色，這些脈衝激活了轉錄因子，轉錄因子是與 DNA 結合以開啟或關閉某些基因的蛋白質。一種型別的脈衝僅擴增整合酶的表達；另一種脈衝擴增整合酶和切除酶的表達，從而使啟動子倒置。該研究於5 月 21 日線上發表在美國國家科學院院刊上。
“到目前為止，人們還無法控制來回翻轉——他們翻轉一次就完成了，或者他們隨機翻轉。這裡真正的技術進步是可靠地來回翻轉任意多次。這就是可重寫性。打個比方，將資訊寫入空白 CD 一次不如可重寫 CD 有用。”
Endy 說，透過用他們想要研究的任何基因替換紅色和綠色熒光蛋白的基因——並隨後來回翻轉 RAD 模組啟動子——其他研究人員可以精確控制感興趣的基因。最近，Endy 與一些麻省理工學院的本科生交談，他們正試圖為從實驗室逃逸的改造微生物建立一個故障保護裝置。理想情況下，他們會對微生物進行基因工程改造，使其僅在逃逸時才表達致命基因——這正是 Endy 認為 RAD 模組可以幫助解決的問題。