耶鲁和哈佛研究人员重写整个基因组
“这是第一次从根本上改变遗传密码，”耶鲁大学分子、细胞和发育生物学助理教授法伦·艾萨克斯(Farren Isaacs)说，他是10月18日发表在《科学》(Science)杂志上的这项研究的共同高级作者。“创造一种具有新的遗传密码的有机体，使我们能够以许多强大的方式扩大生物功能的范围。”
通过基因组编码的生物的创造，使研究人员有可能重组大自然，创造出强有力的新型蛋白质，以实现从对抗疾病到生成新材料的无数目的。
这项研究由艾萨克斯和哈佛医学院的合著者乔治·丘奇领导，是合成生物学这一新兴领域多年研究的成果，该领域旨在为有用的目的重新设计自然生物系统。
在这种情况下，研究人员改变了生物学的基本规则。
蛋白质由DNA的指导手册编码，由20种氨基酸组成，在细胞中起着许多重要的功能作用。氨基酸是由组成DNA主干的四种核酸的全部64个三联体组合编码的。这些三胞胎(三组核苷酸)被称为密码子，是生命的遗传字母表。
艾萨克斯、耶鲁大学的杰西·莱因哈特和哈佛大学的研究人员探索了他们是否可以扩展大自然的手工，通过在整个基因组中替换不同的密码子或字母，然后重新引入全新的字母来创造自然界中没有的氨基酸。这项工作标志着生物基因组的遗传密码第一次被完全改变。
在这项新研究中，研究人员与大肠杆菌交换了一个密码子，消除了终止蛋白质生产的自然停止符号。新的基因组通过限制病毒用来感染细胞的天然蛋白质的产生，使细菌能够抵抗病毒感染。艾萨克斯与哈佛大学的马克·拉乔伊、耶鲁大学的亚历克西斯·罗夫纳及其同事一起工作，然后将“停止”密码子转换为编码新氨基酸的密码子，并以即插即用的方式将其插入基因组。
现在，这项工作为将经过编码的细菌转化为有生命的铸造厂奠定了基础，能够生物制造新的“外来”蛋白质和聚合物。艾萨克斯说，这些新分子可以为新一代材料、纳米结构、治疗方法和药物输送载体奠定基础。
“由于遗传密码是通用的，它提高了重新编码其他生物基因组的前景，”艾萨克斯说。“这对生物技术行业有着巨大的影响，可能会开辟全新的研究和应用途径。”
耶鲁大学的其他参与研究人员有Hans Aerni和Adrian Haimovich。
