大腸桿菌密碼子數從64減至57

記者 劉霞

英國劍橋分子生物學實驗室科學家在最新一期《科學》雜誌發表最新成果稱，他們將大腸桿菌基因組包含的64個密碼子縮減為57個，並將這一新菌株命名為Syn57。這項研究猶如為生命體“瘦身”，有望為研發抗病毒藥物和新材料提供新思路。

生命的密碼DNA由A、C、G、T這4種核苷酸組成，這些“字母”每三個一組構成密碼子。4種核苷酸組成了64個密碼子，就像64把不同的“鑰匙”，其中61把用於蛋白質合成，另外3把則是終止蛋白質合成的“休止符”。

在蛋白質合成過程中，密碼子會被轉譯成氨基酸。鑑於天然蛋白質僅含有20種氨基酸，理論上，生命只需要21把“鑰匙”——20個合成密碼子外加一個終止密碼子，就能完成所有蛋白質的合成。這導致大量密碼子冗餘。

一些研究表明，有些冗餘密碼子或有助防止DNA發生突變，但去除不必要的冗餘密碼子可能也會帶來某些益處。2019年，該科研團隊通過對密碼子進行18214次改造，將大腸桿菌基因組內的密碼子從64個精簡到61個，並得到名為Syn61的新菌株。Syn61已展現出抗病毒特性，正被用於藥物研發和新材料製造。

在最新研究中，劍橋團隊將大腸桿菌基因組劃分為38個區塊，並用功能相同的密碼子逐一替換冗餘序列，累計完成10.1萬次改造。每次修改後，都要確認細菌仍能存活才繼續下一步。最終，他們成功移除了6個合成密碼子和1個終止密碼子，打造出“輕量化”的Syn57。

雖然Syn57的生長速度僅為原始菌株的1/4左右，但它展現出獨特的基因表達特徵，顯示出強大的適應潛力。而且，經過進一步優化，這種合成菌株有望生產含有27種氨基酸的蛋白質，為創造具有特殊功能的蛋白質提供了無限可能。

目前，團隊計劃專注於探索Syn57的潛在應用，而非試圖釋放更多密碼子。