本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
工程师们发明了一种在活细胞染色体中存储单个可重写数据位的方法——一种细胞开关，可以精确控制基因的表达方式和时间。
三年来，斯坦福大学的 Jerome Bonnet、Pakpoom Subsoontorn 和 Drew Endy 在大肠杆菌中对这种开关进行了调整，使其恰到好处。该团队对细菌进行基因工程改造，使其包含红色和绿色荧光蛋白的基因，以及从噬菌体（一种感染细菌的病毒）改造而来的两种剪切粘贴酶的基因。通过使用噬菌体酶重写大肠杆菌染色体中的特定 DNA 片段，研究人员确定了细菌在紫外光下发出的颜色，在红色或绿色光环之间切换多达 100 次细胞分裂。Endy 和他的同事称他们的系统为重组酶可寻址数据 (RAD) 模块。
在将 DNA 注射到细菌中后，一些噬菌体立即开始利用细胞的天然机制复制自身。然而，在其他时候，噬菌体 DNA 会休眠在细菌的染色体中，仅在稍后被环境因素触发时才开始活动。特别是两种噬菌体酶协调了这种变化：整合酶——可以将病毒 DNA 编织到细菌的染色体中——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，科学家们发现，通过调整噬菌体附着在细菌染色体上的位点，他们可以使整合酶反转其插入宿主染色体的 DNA 片段，就像从句子中剪切出一个单词并将其倒置粘贴回去一样。Endy 和他的同事想知道他们是否可以诱导整合酶和切除酶不断地在活细胞染色体内的标准位置和倒置位置之间翻转 DNA 片段——有点像电子或二进制开关可以关闭或打开、0 或 1 的方式。
除了编码这些噬菌体酶的基因以及编码红色和绿色荧光蛋白的基因外，Endy 和他的团队还在大肠杆菌基因组中引入了一个特定的启动子——DNA 序列，它启动转录，即各种酶和细胞机器将 DNA 翻译成 RNA 的过程，RNA 最终被翻译成工作蛋白质。Endy 和他的同事使用的启动子仅沿大肠杆菌染色体在一个方向上启动转录。在一个位置，启动子将酶沿着染色体快速发送到包含绿色荧光蛋白基因的部分；当倒置时，启动子在相反的方向启动转录，红色荧光基因在那里等待。
Endy、Bonnet 和 Subsoontorn 通过用抗生素或糖分子的连续脉冲淹没细菌细胞，从而不断地在标准位置和倒置位置之间翻转启动子——从而确定细菌发出的颜色，这些脉冲激活了转录因子，转录因子是与 DNA 结合以打开或关闭某些基因的蛋白质。一种类型的脉冲仅扩增整合酶的表达；另一种脉冲扩增整合酶和切除酶的表达，从而使启动子倒置。该研究于5 月 21 日在线发表在美国国家科学院院刊上。
“到目前为止，人们还无法控制来回翻转——他们翻转一次就完成了，或者他们随机翻转。这里真正的技术进步是可靠地来回翻转任意多次。这就是可重写性。打个比方，将信息写入空白 CD 一次不如可重写 CD 有用。”
Endy 说，通过用他们想要研究的任何基因替换红色和绿色荧光蛋白的基因——并随后来回翻转 RAD 模块启动子——其他研究人员可以精确控制感兴趣的基因。最近，Endy 与一些麻省理工学院的本科生交谈，他们正试图为从实验室逃逸的改造微生物创建一个故障保护装置。理想情况下，他们会对微生物进行基因工程改造，使其仅在逃逸时才表达致命基因——这正是 Endy 认为 RAD 模块可以帮助解决的问题。