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大肠杆菌基因工程生产新氨基酸

发布时间:2018-09-14 16:36 点击次数:

       氨基酸是驱动生命的分子机器,它由20个标准氨基酸组成。近20年来,科学家们一直在寻找构筑蛋白质的新氨基酸。

       波士顿学院领导的一个研究小组开发了一种新技术,将一系列有用的非标准氨基酸精确地整合到了真核生物制造的蛋白质中,文章发表在《Cell Chemical Biology》。

       大约15年前,科学家首次看到了工程化细菌驱动的遗传机制具有氨酰基-tRNA合成酶/tRNA对潜力,后者可以将非标准氨基酸插入真核细胞生产蛋白质中。然而,该方法面临许多限制其广泛应用的技术限制。

       波士顿学院团队通过创建了一种新大肠杆菌菌株克服了这些局限性,使细菌衍生的氨酰基-tRNA合成酶/tRNA对工程变容易了,据项目负责人Abhishek Chatterjee助理教授说,这种新方法能插入各种非经典氨基酸,包括p-硼苯丙氨酸。

Chatterjee说,团队对新方法感到惊讶,论文中描述“复活细菌酪氨酰-tRNA合成酶/tRNA对,扩大了大肠杆菌和真核生物遗传密码。”


     “新创建的大肠杆菌用天然氨酰基-tRNA合成酶/tRNA对在生命体中进行替换,我们预期这将是非常困难的,”他说。“事实证明,非常可行。”

       研究小组试图创建一种新方式设计和监测蛋白质功能。“我们的基因组编码数以千计的蛋白质,但我们对这一过程的认知并不充分,”Chatterjee说。“人类细胞大约有2万个蛋白质编码基因,如果你想知道它们在做什么,你就必须监视它们,为它们加载一个对所发生的事情进行汇报的探测器。”

      探针的引入非常困难,因为这个过程经常损害靶蛋白。“我们的想法是,向蛋白质内引入天然不存在的氨基酸,就是除了经典的20种氨基酸以外的,如果我们有能力做到这一点,就可以在几乎任何蛋白质部位创建非天然功能。”

    “你可以在任何地点创建一个含有非标准氨基酸的蛋白质,给它加载一个非常微小的探针,并发出一个荧光,告知它将要往哪里走,”Chatterjee说。“你可以使用一个外部信号,例如光来移除你的探测器,这项技术开辟了许多新用途,发挥一点想象力就能探索和设计新功能蛋白。”