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研究人員將幾種非自然界的氨基酸加入到細菌蛋白質中。圖片來源：STEVE GSCHMEISSNER
現在，研究人員打開了一道“閘門”：對一種細菌基因組的廣泛重寫(xie) ，可以在一種蛋白質中添加多個(ge) 新氨基酸。這項工作或為(wei) 合成抗生素和抗腫瘤藥物開辟新途徑。
當細胞製造蛋白質時，DNA密碼——A、C、G、T首先被複製到RNA（其中用U取代T），之後RNA被解讀為(wei) 一個(ge) 有3個(ge) 字母的指令，即密碼子，其中大部分對插入蛋白質的20種天然氨基酸中的一種進行編碼。
最初，研究人員在細胞遇到特定終止密碼子時添加一個(ge) 氨基酸來插入非天然氨基酸。美國醫學研究委員會(hui) 分子生物學實驗室合成生物學家Jason Chin表示，通常情況下，每個(ge) 蛋白質仍隻能插入一個(ge) 氨基酸。
在2019年的一項研究中，研究人員使用CRISPR-Cas9基因編輯工具創建了一種名為(wei) Syn61的大腸杆菌菌株。為(wei) 此，他們(men) 替換了該細菌含有400萬(wan) 堿基的基因組中超過18000個(ge) 絲(si) 氨酸密碼子。研究人員將UCG、UCA和終止密碼子UAG分別替換為(wei) 它們(men) 的“同義(yi) 詞”：AGC、AGU和UAA。這意味著絲(si) 氨酸仍然會(hui) 被整合到Syn61生長中的蛋白質的正確位置上。但是UCG、UCA和UAG密碼子實際上是“空白”的，將不再編碼蛋白質中的任何物質，因此可以被改變用途，重新利用。
這種重新利用正是Chin和同事現在所完成的工作。利用Syn61，研究人員刪除了一種被稱為(wei) 轉移RNA （tRNAs）的分子基因，這種分子可以識別UGC和UCA，並將絲(si) 氨酸插入生長的蛋白質中。研究人員在遇到UGC、UCA或UAG時，通過添加新的tRNA來插入非自然氨基酸。
最後，他們(men) 將這些密碼子寫(xie) 到基因組中希望出現非自然氨基酸的地方。研究人員近日在《科學》上報告說，該研究使他們(men) 可以在單個(ge) 蛋白質中同時添加3種非天然氨基酸。他們(men) 也可以為(wei) 每個(ge) 蛋白質書(shu) 寫(xie) 多份拷貝。
Chin補充說，研究人員還可以擴展這個(ge) 策略，重新利用其他密碼子添加更多新的氨基酸和化學多樣性。（馮(feng) 維維）
相關(guan) 論文信息：https://science.sciencemag.org/content/372/6546/1057
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