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《Nature》世界最大生物合成基因組 重新設計基因 徹底移除三個密碼子

2019.05.17 環球生技雜誌/薛瀹熢 編譯

Syn61 (圖片來源: STAT)

Syn61 (圖片來源: STAT)

據15日刊登於《Nature》的研究顯示,來自英國劍橋大學的研究人員利用生物密碼子的簡併性(Codon degeneracy),透過基因合成技術,創造出史上第一個徹底剔除某些密碼子的大腸桿菌基因組。新設計的大腸桿菌被稱為Syn61,其外觀比正常大腸桿菌稍長,雖然生長速度較慢,但仍成功展現出完整的生命現象。

Syn61得名於該大腸桿菌基因組中所使用的密碼子數量。正常生物的基因組中,所使用的密碼子數量為64個。在生物中,多個密碼子對應單一胺基酸的特性稱為密碼子的簡併性,而本研究中,科學家便利用簡併性刪除了基因組中的3個密碼子,並使大腸桿菌保有原有的生物功能。

劍橋大學分子生物學實驗室的Jason Chin帶領他的研究團隊,花了兩年的時間、18,214次修整,將大腸桿菌基因組中的絲氨酸密碼子TCG全部替換為AGC、TCA替換為AGT,並將終止密碼子TAG全部替換為TAA。

Chin表示,雖然有很多不同的方法可以重新編碼DNA,然而有更多結果導致的是細胞的死亡。舉例來說,推測上,同義密碼子所產生的蛋白質​​量略有不同,有時可能會產生具有意外特徵的蛋白質殺死細胞。

本篇論文的同行審閱者,倫敦帝國理工學院合成生物學家Tom Ellis對此研究表示,Chin的團隊證實了就算沒有大自然中所有的建構模組,生物一樣可以存活。

「這項研究將合成基因組學提升到了一個新的高度,不僅成功構建了迄今為止最大的合成基因組,而且編碼數量也達到了迄今為止的最高等級。」Ellis說。

未來,科學家可能會利用這些空餘出來的密碼子的編碼潛力,進一步改造生物基因組。此外,重新編碼的基因組也可能幫助生物不受病毒的影響,將重新編碼用藥品、食品製造加工的微生物中,病毒感染在這些產業中造成數百萬美元的損失。

 

DOI:

10.1038/s41586-019-1192-5

參考資料:

With a ‘recoded’ bacteria genome made from scratch, scientists give life a new dictionary

文章分類 科學要聞

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