人工生命将诞生?科学家首次合成含六种碱基生命

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发布日期:2017年12月02日 所属分类:新知

美国斯克里普斯研究所的研究者迈出了创造人工生命的重要一步,他们培养出了一个包含天然和人工脱氧核糖核酸(DNA)的活生命体。这个新型生命体能合成全新的蛋白质。这项研究的结果发表在近日的《自然》(Nature)杂志上。

据新浪科技编译外媒报道,该研究使科学家进一步接近在实验室中开发出“定制”的蛋白质。研究团队还表示,这项工作是安全的,而且“半合成”生命体无法在实验室以外存活。

DNA的遗传密码是高中生物学课堂上首先教授的知识点之一。DNA分子的功能单位被称为基因,而每个基因都是由一连串单核苷酸组成,碱基的不同造就了不同的单核苷酸。DNA具有4种碱基,互相连接的碱基对构成了DNA分子中的阶梯状结构。

几乎所有的生物都使用相同的遗传密码,DNA的遗传密码包括4个字母,分别是指腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。在此前的研究中,美国斯克里普斯研究所的化学生物学家弗洛伊德·罗姆斯伯格(Floyd Romesberg)发现,扩展天然DNA的遗传密码是有可能的。

人工生命将诞生?科学家首次合成含六种碱基生命

这张未标日期的图片由美国斯克里普斯研究所提供,显示了一种能生成全新蛋白质的半合成大肠杆菌菌株。研究者在2017年11月29日报道称,他们成功扩展了生命的遗传密码子表,并利用人造DNA创造了这一菌株。

现在,DNA的“阶梯”上有了新的台阶。2014年,罗姆斯伯格等人培养出了包含两种非天然碱基(X和Y)的大肠杆菌菌株。在最近的工作中,罗姆斯伯格的团队发现,这种部分合成的大肠杆菌能从杂合的遗传密码子表中获取指令,生成新的蛋白质。

利用4种碱基所代表的密码子, DNA能编码出构成天然蛋白质的20种氨基酸;而有了新的X碱基和Y碱基,生命体就能编码生成多达152种新的氨基酸。研究人员希望这些氨基酸能成为研发新型药物的基础。

“我不会把它成为一种新的生命形式,但这是目前创造出来的最接近的东西了,”罗姆斯伯格说,“这是第一次有细胞能够用G、C、A和T以外的东西翻译出某种蛋白质。”

尽管新生命体的实际变化很小,但它的意义十分重要。“对制造出来的生命而言,这是第一次改变,”罗姆斯伯格在一次电话采访中说道。这也是罗姆斯伯格在过去20年里一直努力的目标。不过,重点并不在于创造新的生命形式。

人工生命将诞生?科学家首次合成含六种碱基生命

2014年,罗姆斯伯格等人培养出了包含两种非天然碱基(X和Y)的大肠杆菌菌株。

罗姆斯伯格希望能用扩展后的遗传密码子表创造出新的蛋白质,以用于疾病治疗。2014年,他创立了一家名为Synthorx的生物技术公司,致力于开发基于蛋白质的新型治疗方案。

“有许多你想要用来作为药物的蛋白质会在肾脏中被很快清理掉,”罗姆斯伯格说道。新的技术将使科学家能将脂肪分子附着在药物上,使其在人体内停留更长时间。罗姆斯伯格也很清楚人们对半合成生命体扩散到实验室以外的担忧,但他表示,他们所采用的技术使这种情况很难发生。

例如,天然DNA中的碱基对是通过氢原子之间的氢键互相连接,而X和Y碱基的连接则是完全不同的过程,这阻止了它们与天然碱基的意外连接。而且,由于细胞无法在不添加特定化学物质的情况产生X和Y碱基,因此半合成生命体无法在实验室以外存活。“它们无法逃脱,”罗姆斯伯格说,“不会出现‘侏罗纪公园’式的场景。”

weinxin
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