От бактерий баскетболистам вся жизнь, поскольку мы знаем это, кодирует генетическую информацию с помощью двух пар писем о ДНК. Не больше. Теперь, вместе с двумя естественными парами двойной спирали — связанным к T и G, связанному с C — бактерия, растущая в Калифорнийской лаборатории, может включить и скопировать одну треть, искусственную пару писем.
На данный момент искусственные основы — называют их, X и y — не кодирует ни для чего, в отличие от естественных пар азотистых оснований ДНК, в различных комбинациях кодирующих для 20 различных аминокислот, составляющих протеины. Но недавно расширенный генетический код открывает дверь для синтетических биологов для создания микроорганизмов, способных к строительству их протеинов из целых 172 различных аминокислот, и натуральных и искусственных — потенциальное благо для разработчиков материалов и препарата.“Это – удивительная технология предоставления возможности”, говорит Росс Тайер, молекулярный биолог в университете Техаса, Остин, кто не был вовлечен в работу, сообщил в проблеме этой недели Природы. Мало того, что подвиг открывает путь к вселенной новых протеинов, но это также дает исследователям новую платформу для исследования, как ДНК развилась и почему вся жизнь ограничивается всего пятью основами. (В РНК T заменяется U.),
Создание синтетических супербактерий могло бы звучать зловещий. Но Эрик Кул, биологический химик в Стэнфордском университете в Калифорнии, говорит, что риски являются низкими. “Эти организмы не могут остаться в живых возле лаборатории”, говорит Кул.
Фактически, они не могут даже построить X и y (более формально известный как d5SICS и dNaM) сами: Исследователи синтезируют основы и кормят ими бактерии. “Лично, я думаю, что это – менее опасный способ изменить ДНК”, чем существующая генная инженерия, говорит Кул.За десятилетия синтетические биологи, пытающиеся расширить генетический алфавит жизни, придумали ряд альтернативных генетических писем.
Нескольким бригадам, включая одну во главе с Флойдом Ромесбергом, биологическим химиком в Научно-исследовательском институте Scripps в Сан-Диего, Калифорния, даже удалось заставить протеины репликации ДНК, названные полимеразами ДНК копировать нити ДНК, включающие альтернативные письма. Но это было достигнуто в пробирках, не в живых клетках.Получение живых бактерий тиражировать измененную ДНК было другой проблемой полностью.
Бактерии должны были бы или синтезировать сами новые генетические письма или импортировать их из окружающей культуральной среды. В морских водорослях Romesberg и его коллеги идентифицировали протеин, захватывающий основы нуклеотида и тянущий их в клетку. Они соединили ген для этого протеина транспортера в бактерии кишечной палочки и нашли, что это позволило бактериям потянуть в предварительно синтезируемых основах X и y также. Бригада также спроектировала их E. coli для предоставления крова маленьким кольцам ДНК, названной плазмидами, несущими пары X-Y.
Когда бактерии скопировали те плазмиды, они использовали недавно импортированные основы X и y — все же, спроектированные клетки выросли точно так же как их местные кузены.Затем, Ромесберг говорит, что надеется использовать свой расширенный генетический алфавит для создания сконструированных белков. Биохимик Scripps Питер Шульц и другие уже спроектировали бактерии для строительства протеинов с десятками аминокислот вне стандартных 20 природы.
Но те эксперименты используют естественную ДНК для кодирования для неестественных аминокислот. Недавно расширенный генетический алфавит, Тайер говорит, должен привести к значительно более разнообразному меню протеинов с большим разнообразием новых химических функций, таких как лекарства, лучше способные оставаться в живых в органе и основанных на протеине материалах, собирающих себя.
Ромесберг говорит, что набеги в тот новый мир протеинов идут уже полным ходом.