科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

英國(guó)劍橋分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志發(fā)表最新成果稱，他們將大腸桿菌基因組包含的64個(gè)密碼子縮減為57個(gè)，并將這一新菌株命名為Syn57。這項(xiàng)研究猶如為生命體“瘦身”，有望為研發(fā)抗病毒藥物和新材料提供新思路。

生命的密碼DNA由A、C、G、T這4種核苷酸組成，這些“字母”每三個(gè)一組構(gòu)成密碼子。4種核苷酸組成了64個(gè)密碼子，就像64把不同的“鑰匙”，其中61把用于蛋白質(zhì)合成，另外3把則是終止蛋白質(zhì)合成的“休止符”。

在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，密碼子會(huì)被轉(zhuǎn)譯成氨基酸。鑒于天然蛋白質(zhì)僅含有20種氨基酸，理論上，生命只需要21把“鑰匙”——20個(gè)合成密碼子外加一個(gè)終止密碼子，就能完成所有蛋白質(zhì)的合成。這導(dǎo)致大量密碼子冗余。

一些研究表明，有些冗余密碼子或有助防止DNA發(fā)生突變，但去除不必要的冗余密碼子可能也會(huì)帶來(lái)某些益處。2019年，該科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)密碼子進(jìn)行18214次改造，將大腸桿菌基因組內(nèi)的密碼子從64個(gè)精簡(jiǎn)到61個(gè)，并得到名為Syn61的新菌株。Syn61已展現(xiàn)出抗病毒特性，正被用于藥物研發(fā)和新材料制造。

在最新研究中，劍橋團(tuán)隊(duì)將大腸桿菌基因組劃分為38個(gè)區(qū)塊，并用功能相同的密碼子逐一替換冗余序列，累計(jì)完成10.1萬(wàn)次改造。每次修改后，都要確認(rèn)細(xì)菌仍能存活才繼續(xù)下一步。最終，他們成功移除了6個(gè)合成密碼子和1個(gè)終止密碼子，打造出“輕量化”的Syn57。

雖然Syn57的生長(zhǎng)速度僅為原始菌株的1/4左右，但它展現(xiàn)出獨(dú)特的基因表達(dá)特征，顯示出強(qiáng)大的適應(yīng)潛力。而且，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化，這種合成菌株有望生產(chǎn)含有27種氨基酸的蛋白質(zhì)，為創(chuàng)造具有特殊功能的蛋白質(zhì)提供了無(wú)限可能。

目前，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃專注于探索Syn57的潛在應(yīng)用，而非試圖釋放更多密碼子。