美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）科学家开发了一款名为MIJAMP的软件工具，旨在缩短定制微生物研发流程中的关键环节用时。研究团队表示，该工具可将原本可能需要一周完成的任务压缩至数小时，从而加快具备特定功能微生物的构建，服务于新型生物燃料及其他生物经济领域的高价值产品开发。

MIJAMP的核心功能是识别与DNA甲基化相关的序列模式。甲基化是一类化学标记，可在基因调控中发挥“开关”作用，并影响微生物生长、抗病毒能力以及阻止外源遗传物质进入细胞的机制。

在许多微生物中，限制修饰系统构成重要防御机制：微生物通过在自身DNA上添加甲基基团，使相关酶在攻击缺乏这些标记的外来DNA时，避开带有标记的DNA片段。研究人员指出，这一机制在科学家尝试向微生物导入新遗传物质、以赋予其更强生物制造能力时，往往会带来障碍。

据介绍，MIJAMP利用合成生物学工具的输出数据，包括能够读取DNA碱基顺序的纳米孔测序数据，对微生物基因组中带有甲基基团的区域进行识别。其流程包括读取长片段DNA，并通过模式识别算法定位甲基化发生的位置。

相关研究发表于《工业微生物学与生物技术杂志》。论文称，MIJAMP能够预测DNA中可能存在用于保护细胞的甲基标记区域，从而帮助研究人员利用这些标记绕过细胞防御系统。该软件为开源项目，可在橡树岭国家实验室的Gitlab平台获取。

研究团队还强调，MIJAMP引入“人机交互”的验证与优化环节，用于复核预测结果并进行调整，以应对生物数据并非总是完全可预测的情况。

在应用层面，MIJAMP已在数十种天然分离的微生物菌株及改造细菌中识别出甲基化基序。研究人员表示，通过确定DNA甲基化的具体位置与模式，科学家可模拟这些自然模式，在不触发防御机制的前提下修改微生物DNA。

橡树岭国家实验室合成生物学组项目负责人比尔·亚历山大（Bill Alexander）表示，该工具的主要影响在于加快非模式微生物的驯化，使其获得特定且高效的功能。他称，过去可能需要合成生物学家一周时间并依赖高性能计算资源完成的任务，如今在一台笔记本电脑上约一小时即可完成。

研究团队表示，MIJAMP建立在橡树岭国家实验室及其他科学家此前开发的方法之上，这些方法是美国能源部生物能源创新中心相关工作的一部分，目标是“欺骗”非模式微生物接受外来DNA，以增强其所需特性。

橡树岭国家实验室称，MIJAMP也是其实验室面向生物经济研究开发的一系列计算及其他工具之一，相关工具用于自动化合成生物学工作流程，以加速生物技术创新。

该实验室列举的相关工具还包括：适配SAGE基因编辑工具以加快在多种微生物中插入并测试新的DNA设计；整合质谱技术分析植物根系环境以支持植物—微生物相互作用的工程设计；一种新的CRISPR干扰技术以加快定制微生物特性；以及结合人工智能与分子动力学模拟的工具，用于预测并促进有益的植物—微生物关系，支持能源部基于AI的科学发现使命Genesis。