JACS:剑桥大学将第21种氨基酸引入线虫细胞

上一篇 / 下一篇  2011-08-26 21:31:33

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据英国广播公司(BBC)近日报道,英国科学修改了线虫的遗传代码,首次将一种自然界中并不存在的氨基酸加入其体内。科学家们表示,最新技术让生物学家能在原子层面操控生命有机体的分子,制造出自然界中并不存在的蛋白质。相关研究发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, JACS)上。

带有遗传信息的DNA(脱氧核糖核酸)片段被称为基因,基因使生物有机体能用氨基酸构建出蛋白质分子。DNA中有4个碱基:A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤),每三个碱基组合成一个密码子,密码子决定氨基酸的属性。生命有机体使用20种氨基酸的不同组合构建出了维持生命所需的上万种蛋白质。

然而,在最新研究中,剑桥大学分子生物实验室的塞巴斯蒂安·格雷斯和詹森·陈改变了一种秀丽隐杆线虫(体长约1毫米,透明的身体内只包含1000个细胞)的基因机制,并朝其细胞中加入了自然界中并不存在的第21种氨基酸。

此前,斯克利普斯研究所的科学家曾在美国《国家科学院院刊》上撰文,描述了他们如何重新安排一个密码子的三个碱基,使细胞用密码子作为指令,将一种自然界中并不存在的氨基酸加进去,但他们只使用大肠杆菌进行了实验。

最新研究则是科学家成功地在动物身上进行的这项实验。结果表明,在线虫细小身体的每个细胞内产生的人造蛋白包含有一个荧光染料,这种染料在紫外线的照射下会发出桃红色的光。如果失败,不会有这种发光现象。

尽管科学家们也表示,这还只是一个“原则证明性”研究。不过,詹森·陈认为,这项技术“有望改变生物学的面貌”,此后,科学家可对蛋白质的设计制造过程进行全程监控,让人造氨基酸拥有特定的新属性。该实验室从事线虫研究的马里奥·迪波诺则称:“这种方法或能应用于很多动物身上,生物学家们能使用新方法为有机体引入能被光控制的蛋白。”

詹森·陈谨慎地承认,他对最新研究“深感兴奋”。而迪波诺则将其与科学家们对绿色荧光蛋白的研究相提并论。2008年,美国科学家下村修、马丁·查尔菲、华裔化学家钱永健因为发现和研究绿色荧光蛋白(GFP)的贡献而获得诺贝尔化学奖,该蛋白现已成为当代生物科学最重要的工具

Expanding the Genetic Code of an Animal

Sebastian Greiss and Jason W Chin

ABSTRACT: Genetic code expansion, for the site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins, is currently limited to cultured cells and unicellular organisms. Here we expand the genetic code of a multicellular animal, the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans).


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