Science：美国耶鲁与哈佛大学重编码细菌基因组增强其抗病毒能力

改变生物学基本规则，替换密码子，创造新基因组编码菌。美国耶鲁和哈佛大学的科学家首次为生物重编基因组成功。相关论文发表在10月18日的《science》杂志上。

培养重编码细菌

最近，美国耶鲁大学和哈佛大学的科学家合作，为一种细菌重新编写了完整的基因组编码，并提高了其抗病毒能力。研究人员表示，这是第一次从根本上改变了遗传密码。创造一个有着新基因编码的生物，这让科学家能利用许多强有力的方法来扩展生物功能的范围。

研究内容：

在这项最新研究中，科学家爱改变了生物学的基本规则，探索能否替换自然生物的某些密码子或整个基因组字母，然后再引入全新字母创造出自然界没有的氨基酸。蛋白质是由 DNA 指令所编码，并由20种氨基酸所构成，在细胞中执行多种重要的功能作用。氨基酸由 4 个核苷酸组合成的整套 64 个三联体编码，这 4 个核苷酸包含了 DNA 的主体部分。这些三联体(包含 3 个核苷酸的单元)叫做密码子，就是生命的基因字母表。实验中，研究人员替换了大肠杆菌的一个密码子，删除了其本身固有的停止标记，该停止标记可终止蛋白质合成。他们将“停止”密码子进行了修改，使之编码了一种新型氨基酸，并以“即插”方式插入到基因组中。新基因组能限制病毒用来感染细胞的一种天然蛋白质的生产，从而让细菌拥有了抵抗病毒感染的能力。

创造一种基因组重编码的生物，使其造出强大的新型蛋白质用于各种目的：从对抗疾病到制造新材料，提高了研究人员改造自然的能力。本研究标志着人们首次能改变一个生物整个基因组的全部基因编码。

艾萨克斯说，本研究为把重编码细菌变成“活制造厂”搭建了广阔舞台，以生物制造方式创造出新型“特异”蛋白质和高分子聚合物，而这些新型分子为新一代材料设计、纳米结构、治疗方法及药物递送工具奠定了基础。“由于基因编码是通用，本研究也为重新编程其他生物的基因组带来了光明前景，并对生物技术行业带来巨大的影响，有可能开辟出全新的研究与应用之路。”

文章链接：Genomically Recoded Organisms Expand Biological functions.Marc J. Lajoie, Alexis J. Rovner, Daniel B. Goodman, Hans-Rudolf Aerni, Adrian D. Haimovich,Gleb Kuznetsov, Jaron A. Mercer, Harris H. Wang, Peter A. Carr, Joshua A. Mosberg, Nadin Rohland,Peter G. Schultz, Joseph M. Jacobson, Jesse Rinehart, George M. Church, and Farren J. Isaacs.Science, 18 October 2013; DOI:10.1126/science.1241459