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科学家首次研发出包含6种碱基的有机体

2017-12-02 02:40:49 来源:长乐生活网

所有生物的DNA都被四种碱基牢牢控制,然而The Scripps Research Institute(TSRI)和Synthorx公司的科学家奇迹利用新技术让奇迹再次发生。

生物技术公司Synthorx近日宣布,TSRI研究所和该公司的科学家在Floyd Romesberg博士的指导下成功研发出第一个可以存储和检索遗传新增信息的半合成有机体。该有机体可以保持、复制、转录和翻译合成的DNA碱基对,将各种非天然氨基酸(nnAAs)表达至蛋白质当中。

Synthorx在通向创造真正的合成生命道路上又迈进了一步。这项今天发表在《NATURE》杂志上的研究突破了同时创造更多不同蛋白质的技术障碍,该项技术将可能改善药物的特性,并为药物研发提供了经济高效的大规模环境。

Synthorx的科学家们引入了两种新的碱基,新的技术允许位点特异性掺入不同的非天然氨基酸,以创建新的全长链和功能性蛋白质。在该论文中,科学家们使用半合成生物体创建了一种绿色荧光蛋白(GFP)的变体,并在特定位点掺入了非天然氨基酸。实验显示,半合成有机体能够稳定地产生全长变体蛋白质,且具有与产生天然蛋白质相似的效率

Romesberg博士说:“这是首次在任何细胞中通过六字母遗传字母表的解码来生产蛋白质,而不仅仅是天然的四字母遗传字母表。天然DNA碱基组合A ,T,G和C限制了可以制备的新的蛋白质治疗剂的类型,我们利用新技术成功地将d5SICSTP和dNaMTP(缩写为X和Y)添加到遗传字母表中,现在我们扩大了碱基数量,这样便能够产生多种新的蛋白质,开发更广泛的用途,包括作为新的治疗手段。”

DNA由四种称为核苷酸的碱基对构成,它们是:腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。仅仅是这四种碱基的组合形成了自然界所有生命的遗传物质,并为很多不同目的服务,包括对氨基酸生产进行编码。

Romesberg博士和他的团队设计了另一个碱基对X和Y,这个碱基对之前被证明是由一个单细胞生物体稳定复制和维持的。四种天然DNA碱基被用于编码或拼写由20种天然氨基酸组装的蛋白质。得益于新增的X和Y,现在原则上可以编码额外的152种新型氨基酸,以制备具有独特药理学性质的蛋白质,并提高蛋白质治疗剂的安全性和功效。

Synthorx公司总裁兼首席执行官Laura Shawver博士说:“蛋白质疗法已经为患者带来了巨大的价值,但是用二十种天然氨基酸存在一些局限性,无法来纠正全部问题。现在我们已经有了一个可以编码和翻译扩增遗传信息的半合成生物体,一个有效的系统来设计和扩大新的蛋白质治疗手段,赋予生物制剂更好的药理学性质,使他们更有效、更安全、更方便地服务患者。

2016年公司创始人之一Floyd Romesberg博士和团队科学家们就成功地把两种合成碱基集成进大肠杆菌菌株。大肠杆菌还添加了编码具有AXC和GXC密码子的mRNA,以及编码相应tRNA的DNA。他们成功的创造了一种改良过的tRNA以及相应的氨基酸,能识别人造碱基,同时将人工合成的氨基酸运输到核糖体中。在那里,这些氨基酸被整合进了大肠杆菌所表达的蛋白中。同时,研究人员还运用了多种检测技术证明了,这种蛋白中的确存在人工合成的氨基酸。

罗马斯堡博士实验室的研究生Yorke Zhang(论文的第一作者)解释说:“半合成生物体有一些内置的保障措施,将多种非天然氨基酸特异性掺入到任何大小的蛋白质中(从小肽到大生物制剂),并有效且稳健地制造这些改良的蛋白质治疗剂,这项研究所完成的事情以前是不可能实现的。”

Shawver博士总结说:“这项研究是一个巨大的技术飞跃,对于药物的发现和开发将是非常有价值的,现在我们可以设计和制造想要的蛋白质治疗药物,并且创造一种全新的、个体化的药物,这项新技术将极大改善我们治疗疾病的方式。”(新浪医药编译/范东东)

文章参考来源:Scientists at TSRI and Synthorx Create the First Semi-Synthetic Organism to Encode and Translate Expanded Genetic Information Into a Novel Protein With Different Non-Natural Amino Acids

*声明:本文由入驻新浪医药新闻作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表新浪医药新闻立场。

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