科学家设计升级大肠杆菌基因组

哈佛医学院的一组科学家，包括遗传学教授乔治·丘奇，设计了一个细菌基因组，该基因组已被大规模重写，超过 62,000 个点发生了变化。

他们还没有用它来制造活的大肠杆菌，但今天在《科学》杂志上报道的这一发现标志着基因工程细菌取得了进展，这种细菌可以制造新材料，而不必承担与野生生物交换基因的风险。

曾与该团队合作过的耶鲁大学法伦·艾萨克斯对《自然》杂志说：“这是向前迈出的重要一步，它证明了遗传密码的可塑性，以及如何通过重新编码的基因组从生物体中提取全新类型的生物功能和特性。”

这种新型基因工程可以改变生物体自身的 DNA。这种技术被称为重新编码，比传统的基因工程更安全，因为它无法在实验室外传播；改变后的遗传密码与未改造的生物体差别太大，无法读取。

科学家希望基因重编码的细菌能够组装出可用于药物的新型蛋白质。重编码的细菌还可以抵抗可能妨碍大规模操作的感染，例如培养生物燃料制造细菌。在早期的实验中，该团队对大肠杆菌进行了改造，使其对病毒更具抵抗力，并产生一种自然界中不存在的氨基酸。

我们的 DNA 和 RNA 由不同的“字母”组成，这些字母被称为核苷酸。这些字母以三组为一组，形成“单词”，称为密码子。密码子被翻译成不同的氨基酸，即蛋白质的组成部分（一些密码子则充当终止信号，指示蛋白质构建机制将其包装起来）。大多数生物体使用 64 个密码子，但它们有点多余；多个密码子可以对应同一种氨基酸。

在早期研究中，科学家们只对一个密码子进行了修改。现在，该团队试图将大肠杆菌使用的密码子数量从 64 个减少到 57 个。他们选择了七个密码子，然后设计了一个基因组，将其中所有 62,214 个密码子替换为其他密码子，并将其 DNA 合成为 55 个片段。

该团队目前正在测试重新编码的片段在进入活体大肠杆菌后如何发挥作用。一旦完成，升级的大肠杆菌将能够使用最多四种新氨基酸来制造蛋白质。