Mở rộng bảng chữ cái của DNA cho phép các tế bào tạo ra các protein mới

Anonim

Các nhà khoa học đang mở rộng mã di truyền của cuộc sống, sử dụng ADN nhân tạo để tạo ra một chủng vi khuẩn bán tổng hợp - và nghiên cứu mới cho thấy những vi khuẩn đã thay đổi thực sự hoạt động để tạo ra các protein không giống như trong tự nhiên.

Đó là một bước tiến tới phát triển thuốc thiết kế.

Một trong những bài học đầu tiên trong sinh học trung học: Tất cả cuộc sống được tạo thành từ bốn khối xây dựng DNA được biết đến bởi các chữ cái A, T, C và G. Kết hợp với nhau, chúng tạo thành các bậc thang giống như bậc thang của DNA. Bây giờ có một cái nấc mới trên cái thang đó.

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Scripps ở La Jolla, California, mở rộng bảng chữ cái di truyền, tạo ra hai "chữ cái" nhân tạo gọi là X và Y. Vài năm trước, các nhà nghiên cứu đã ủ một loại vi khuẩn E. coli thường được sử dụng cho phòng thí nghiệm nghiên cứu chứa cả DNA tự nhiên và cặp base nhân tạo mới này - lưu trữ thêm thông tin di truyền bên trong tế bào.

Thách thức tiếp theo: DNA bình thường chứa mã hóa cho các tế bào hình thành các protein làm công việc của cuộc sống. Các tế bào mang gen lai kỳ lạ này có hoạt động giống nhau không?

Chắc chắn, các tế bào thay đổi phát sáng màu xanh lá cây khi họ sản xuất một loại protein huỳnh quang chứa các axit amin không tự nhiên, các nhà nghiên cứu đưa tin hôm thứ tư trên tạp chí Nature .

"Chúng tôi có thể tạo ra các protein được chế tạo từ nhiều thứ hơn bình thường", nhà hóa học của Scripps, Floyd Romesberg, người dẫn đầu dự án giải thích.

Trong khi lập trình các mầm bệnh màu xanh lá cây cung cấp bằng chứng cho thấy cách tiếp cận này có thể làm việc, cuối cùng "chúng tôi muốn nhận được các protein làm những điều mới", ông nói.

Đó là mục tiêu cuối cùng trong lĩnh vực sinh học tổng hợp - thiết kế các sinh vật hoạt động khác với cách thức tự nhiên dự định để các nhà khoa học có thể khai thác chúng để tạo ra các loại thuốc thiết kế, nhiên liệu sinh học hoặc một loạt các sản phẩm khác. Công nghệ của Scripps đã được cấp phép bởi một công ty công nghệ sinh học Romesberg đồng sáng lập, Synthorx Inc., nhằm mục đích tạo ra các loại thuốc dựa trên protein mới.

Công trình mới bắt nguồn từ các bước sinh học khi E. coli thay đổi đọc mã di truyền nhân tạo và lắp ráp các mảnh cho một protein mới, với hiệu quả tương tự như khi sử dụng DNA bình thường.

Kết quả là một nền tảng cung cấp một cách để tăng tính đa dạng của các protein được tạo ra bên trong các tế bào sống, Jef Boeke, một nhà nghiên cứu sinh học tổng hợp tại Đại học New York không tham gia vào công việc của Scripps cho biết.

Theo Boeke, chủng vi khuẩn này đã được "biến đổi theo một cách thực sự ấn tượng và bất thường ở những vị trí này trong bộ gen của nó". "Và đó là những gì làm cho nó khác với mọi sinh vật khác trên hành tinh ngày nay."

menu
menu