Udvidelse af DNA-alfabetet lader celler producere nye proteiner

Dette udaterede billede leveret af Scripps Research Institute viser en semisyntetisk stamme af E. coli-bakterier, der kan udskille nye proteiner. Forskere rapporterede onsdag, 29. nov., 2017, at de har udvidet livets genetiske kode og brugt menneskeskabt DNA til at skabe denne bakteriestamme. (Bill Kiosses/The Scripps Research Institute via AP)

Forskere udvider livets genetiske kode, ved at bruge menneskeskabt DNA til at skabe en semisyntetisk bakteriestamme - og ny forskning viser, at de ændrede mikrober faktisk arbejdede på at producere proteiner i modsætning til dem, der findes i naturen.

Det er et skridt mod udvikling af designerlægemidler.

En af de første lektioner i gymnasiebiologi:Alt liv består af fire DNA-byggesten kendt under bogstaverne A, T, C og G. Parret sammen, de danner DNA's stigelignende trin. Nu er der et nyt trin på den stige.

Et team på The Scripps Research Institute i La Jolla, Californien, udvidet det genetiske alfabet, skabe to kunstige DNA "bogstaver" kaldet X og Y. For nogle år siden, forskerne bryggede en type E. coli-bakterier, der almindeligvis bruges til laboratorieforskning, og som indeholdt både naturligt DNA og dette nye kunstige basepar – og lagrede ekstra genetisk information inde i cellerne.

Den næste udfordring:Normalt DNA indeholder kodningen for, at cellerne danner proteiner, der udfører livets arbejde. Kunne celler, der bærer denne underlige genomiske hybrid, fungere på samme måde?

Helt sikkert, de ændrede celler glødede grønt, da de producerede et fluorescerende protein indeholdende unaturlige aminosyrer, Det rapporterede forskere onsdag i tidsskriftet Natur .

"Vi kan lave proteiner, der er bygget af flere ting, end de normalt er, " forklarede Scripps kemiker Floyd Romesberg, hvem leder projektet.

Skematisk skildring af inkorporeringen af en ikke-kanonisk aminosyre (ncAA) i et protein via ribosomal afkodning af et unaturligt kodon i en semisyntetisk organisme Kredit:Tilpasset fra et billede skabt af Dennis Sun, Mezarque design

Mens programmering af de grønne bakterier gav bevis for, at tilgangen kan fungere, til sidst "vil vi gerne have proteiner, der gør nye ting, " han sagde.

Det er et ultimativt mål inden for syntetisk biologi - at designe organismer, der fungerer anderledes end naturens hensigt, så videnskabsmænd kan udnytte dem til at skabe designermedicin, biobrændstoffer eller en række andre produkter. Scripps' teknologi er blevet licenseret af et biotekselskab, som Romesberg var medstifter af, Synthorx Inc., der sigter mod at lave nye proteinbaserede lægemidler.

Det nye arbejde sporede de biologiske trin, da den ændrede E. coli læste den kunstige genetiske kode og samlede brikkerne til et nyt protein, med samme effektivitet, som hvis man bruger normalt DNA.

Resultatet er en platform, der tilbyder en måde at øge mangfoldigheden af proteiner lavet inde i levende celler, sagde Jef Boeke, en syntetisk biologiforsker ved New York University, som ikke var involveret i Scripps' arbejde.

Semisyntetisk organisme (E. coli), der producerer grønt fluorescerende protein via afkodning af et unaturligt kodon Kredit:William B. Kiosses

Denne bakteriestamme blev "modificeret på en virkelig dramatisk og usædvanlig måde på disse positioner i dens genom, " sagde Boeke. "Og det er det, der gør den anderledes end alle andre organismer på planeten i dag."

Sidste artikelUndersøgelser viser, at hunde er mere intelligente end katte

Næste artikelLevetiden forlænges ved at hæmme almindeligt enzym