據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月18日(北京時間)報道,最近,美國耶魯大學(xué)和哈佛大學(xué)的科學(xué)家合作,為一種細(xì)菌重新編寫了完整的基因組編碼,并提高了其抗病毒能力.相關(guān)論文發(fā)表在10月18日的《科學(xué)》雜志上.

    "這是第一次從根本上改變了遺傳密碼."論文共同高級作者、耶魯大學(xué)分子、細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)副教授法倫·艾薩克斯說,"創(chuàng)造一個有著新基因編碼的生物,這讓我們能利用許多強(qiáng)有力的方法來擴(kuò)展生物功能的范圍."

    蛋白質(zhì)是由DNA指令所編碼,并由20種氨基酸所構(gòu)成,在細(xì)胞中執(zhí)行多種重要的功能作用.氨基酸由4個核苷酸組合成的整套64個三聯(lián)體編碼,這4個核苷酸包含了DNA的主體部分.這些三聯(lián)體(包含3個核苷酸的單元)叫做密碼子,就是生命的基因字母表.

    本研究由艾薩克斯和論文合著者、哈佛醫(yī)學(xué)院的喬治·切爾奇共同負(fù)責(zé).研究中,他們改變了生物學(xué)的基本規(guī)則,探索能否替換自然生物的某些密碼子或整個基因組字母,然后再引入全新字母創(chuàng)造出自然界沒有的氨基酸.

    實驗中,研究人員替換了大腸桿菌的一個密碼子,刪除了其本身固有的停止標(biāo)記,該停止標(biāo)記可終止蛋白質(zhì)合成.他們將"停止"密碼子進(jìn)行了修改,使之編碼了一種新型氨基酸,并以"即插"方式插入到基因組中.新基因組能限制病毒用來感染細(xì)胞的一種天然蛋白質(zhì)的生產(chǎn),從而讓細(xì)菌擁有了抵抗病毒感染的能力.

    創(chuàng)造一種基因組重編碼的生物,使其造出強(qiáng)大的新型蛋白質(zhì)用于各種目的:從對抗疾病到制造新材料,提高了研究人員改造自然的能力.本研究標(biāo)志著人們首次能改變一個生物整個基因組的全部基因編碼.

    艾薩克斯說,本研究為把重編碼細(xì)菌變成"活制造廠"搭建了廣闊舞臺,以生物制造方式創(chuàng)造出新型"特異"蛋白質(zhì)和高分子聚合物,而這些新型分子為新一代材料設(shè)計、納米結(jié)構(gòu)、治療方法及藥物遞送工具奠定了基礎(chǔ)."由于基因編碼是通用,本研究也為重新編程其他生物的基因組帶來了光明前景,并對生物技術(shù)行業(yè)帶來巨大的影響,有可能開辟出全新的研究與應(yīng)用之路."