Science：微生物视无视DNA编码规则 有望制造抗病毒的新生命
病毒（红）感染细菌（绿）时会交换DNA，而重编码能够阻止人造微生物交换其修饰DNA的过程
人们一直认为DNA中蕴含的编码指令是所有生命体通用的一套准则。不过研究者们最近在Science上报道，微生物经常打破这些既定规则。
这项发现对人工设计合成的生物有所启示：通过设计可以打破DNA编码规则的微生物，研究者们可能制造出抵抗病毒感染的新生命体。制造这些微生物亦是一种防止合成生命体感染未知宿主方法。然而，微生物中这种广泛突破编码规则的例外，可能会使这些人造微生物不能向外界野生环境顺利传递其DNA。
来自耶鲁大学的生物工程师Farren Issacs说：“这项研究向人们展示了遗传编码的可变性。”
美国加利福尼亚州Wanlnut Creek能源部联合基因研究所的研究带头人Edward Rubin，获取了来自1,776种环境，包括17个人体部位的微生物，以寻找其DNA和RNA中的那些不遵守遗传信息编码规则的因素。他们寻找其中的重编码事件，即那些对遗传编码的解读不同于其他大部分微生物的案例。
研究团队专门就终止密码子——命令蛋白停止合成的遗传序列——展开调查，以找出那些将终止密码子当成“前进”信号，从而造成让微生物继续往蛋白上添加其他氨基酸的事件。
由“停”至“行”
研究团队首先探查，如果微生物用传统终止蛋白质合成的命令编码规则，把基因编码拉伸到至少1,000个碱基的长度后蛋白质将如何被编码。如果那些蛋白质表达得异常得短，研究者们便观察微生物是否可能实际上将终止密码子当成氨基酸继续使用了。在31,415个样本中该情况似乎司空常见，在某些环境中甚至达到了10%。
人类身上发现的微生物特别容易具有重编码的倾向。虽然人体样本只占总数的10%，但超过一半重编密码子来自人体样本。
Rubin说道人们曾经在自然界中发现过重编码现象，但是远远没有达到这样的水平，因为大部分研究都集中在实验室中培养出的微生物上。“当我们将这种方法带出实验室范畴，随即发现所谓规则已土崩瓦解。”其如是说。
合成生物学家使用重编码让一些微生物产生赋有新属性的氨基酸。他们同时希望这种方法能够阻止人造微生物与其他生命形式交换他们修饰过的DNA。例如，病毒劫持了宿主细胞的机构，从而产生出更多的复制体。但是如果病毒和宿主解码方式不同，这就会变得很难。
重编码能让科学家制造不与天然微生物交换遗传信息的重编码微生物，这有望对生物安全产生重大影响，Issacs如此说道。Issacs曾花了6年时间，在埃希式大肠杆菌中利用重编码技术将人造氨基酸植入其蛋白中。然而Rubin的研究显示，在一些像人体口腔那样的环境中，尽管遗传编码并不兼容，但是细菌还是会被病毒感染。“这暗示着我们要是真想去构筑防火墙，必须更为小心。”Rubin说。
但是哈佛大学的George Church，一位埃希氏大肠杆菌重编码项目的领导者却说，因为人造重编码微生物跨越了生物进化的历程，并没有经历连续的进化选择的压力，它们在编码不同的情况下并不那么容易受到相同类型的遗传信息劫持从而被天然病毒感染。
“如果你趁病毒不注意的时候彻底更改宿主基因组，”Church说，“然后这对于病毒而言，需要同时做出大量的基因改变，这远远超过了现今地球上任何一个病毒种群的能力。”
Nature特别报道
