科学家通过从头开始建立了完全合成的大肠杆菌基因组来创造人造生活的重要里程碑。
它在合成生物学领域迈出了重大一步,它标志着有史以来第一次用人类而不是自然制造的遗传密码创建生物体。
在纸上出版在日记中自然,英国分子生物学的医学研究委员会实验室的研究人员透露,他们能够在实验室中制作大肠杆菌,完全由合成基因组成。
基因,构成基因组的密码子
一个有机体的基因组由基因组成,每个基因由四个核苷酸碱基组成:腺嘌呤(a),胸腺嘧啶(T),鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
在大多数活生物体中,这些核苷酸碱基都被串在一起,其中64组被称为“密码子”。每种三个字母的组合对应于20个氨基酸之一,而20个氨基酸又将其串在一起以形成蛋白质。六十一个密码子产生20氨基酸,而最后三个是终止密码子,它们表示生产的终结。
MRC实验室的分子生物学家Jason Chin的研究首席作者Jason Chin,解释了对于《纽约时报》,他和他的团队对遗传密码中的所有裁员感到好奇。研究人员询问是否需要所有64个密码子来创造生命。
制作一个新的,更精简的大肠杆菌
为了回答这个问题,Chin和他的团队着手开发新版本的大肠杆菌仅使用61个密码子来制造生物体所需的所有氨基酸。研究人员基本上通过用四个密码子而不是六个丝网制作丝氨酸,并使用两个终止密码子而不是三个,从而简化了DNA序列。通过这种技术,他们完全重新设计了大肠杆菌的遗传密码,称其为Syn61。
下一个挑战实际上是生产细菌。由于基因组太复杂了,无法一次转移到大肠杆菌中,因此研究人员必须在小段中建立基因组,并逐片代替原始的基因组,直到剩下自然段为止。令人惊讶的是,大肠杆菌幸存下来,尽管细胞延长,并且繁殖较慢。
汤姆·埃利斯(Tom Ellis)审查了该论文,是综合的合成基因组,这是我们这些从事合成基因组学的人,这是标题,最令人兴奋的事情;他们合成,建造并表明合成对生物的合成基因组可以起作用。”告诉Gizmodo。 “这比任何人都多。”
将来,Chin和他的同事们希望进一步简化大肠杆菌基因组,从而消除更多的冗余并简化遗传密码。他们不仅很想知道基因组在维持生命的同时的简单程度,而且还会使研究人员的空间尝试额外的密码子并创建新的氨基酸,蛋白质和细胞。