科技日報記者 劉霞

英國劍橋分子生物學(xué)實驗室科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志發(fā)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，并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(fā)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(gòu)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把用于蛋白質(zhì)合成，另外3把則是終止蛋白質(zhì)合成的“休止符”。

在蛋白質(zhì)合成過程中，密碼子會被轉(zhuǎn)譯成氨基酸。鑒于天然蛋白質(zhì)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(zhì)的合成。這導(dǎo)致大量密碼子冗余。

一些研究表明，有些冗余密碼子或有助防止DNA發(fā)生突變，但去除不必要的冗余密碼子可能也會帶來某些益處。2019年，該科研團(tuán)隊通過對密碼子進(jìn)行18214次改造，將大腸桿菌基因組內(nèi)的密碼子從64個精簡到61個，并得到名為Syn61的新菌株。Syn61已展現(xiàn)出抗病毒特性，正被用于藥物研發(fā)和新材料制造。

在最新研究中，劍橋團(tuán)隊將大腸桿菌基因組劃分為38個區(qū)塊，并用功能相同的密碼子逐一替換冗余序列，累計完成10.1萬次改造。每次修改后，都要確認(rèn)細(xì)菌仍能存活才繼續(xù)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(xiàn)出獨特的基因表達(dá)特征，顯示出強大的適應(yīng)潛力。而且，經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化，這種合成菌株有望生產(chǎn)含有27種氨基酸的蛋白質(zhì)，為創(chuàng)造具有特殊功能的蛋白質(zhì)提供了無限可能。

目前，團(tuán)隊計劃專注于探索Syn57的潛在應(yīng)用，而非試圖釋放更多密碼子。