Nature：DNA多了两个全新的碱基！非天然碱基对d5 和 DN

顾汉现

Nature：DNA多了两个全新的碱基！ A 和 T，C 和 G以外，一对非天然碱基对（d5SICSTP 和 DNAMT）

2014-05-12 13:44



１４－5月8日，一篇刊登于《自然》（Nature）杂志的论文描述了一例能稳定包含“非自然”人造碱基 DNA 的半合成生物。通常，一个由两对碱基对（A 和 T，C 和 G）组成的“遗传字母表”构成了所有生命形式的 DNA 。而通过扩展遗传密码来包含非天然碱基对，可以开发出有实际应用价值的定制生物。

美国加州拉霍亚斯克里普斯研究所 Floyd Romesberg 及其同事之前曾开发出一对非天然碱基对（d5SICSTP 和 DNAMT），这对碱基对可以在一个纯净的无细胞系统中实现 DNA 复制过程。但把这个结果推衍到一个细胞中并非轻而易举，例如，如何把这些非自然的碱基对引导入细胞就是一个挑战。

在新研究中，研究人员展示了在拥有非天然碱基转运蛋白的大肠杆菌细胞中，这对非天然碱基可以在不明显影响细胞生长的情况下融合到一个正在复制的质粒中，完成质粒 DNA 的复制并且不会被 DNA 修复机制识别为异常。因此，该研究给一个生物体可以稳定地使用扩展遗传字母表进行复制提供了证据。

创建使用非天然核苷酸的新生物一直是合成生物学的目标。这样的生物可以为很多细胞工程（使用非天然氨基酸合成新蛋白）提供平台。

另外，相关人士在分析合成生物学领域所面临的最大挑战的同时，还调查了该领域中渴望专利和支持所有内容免费开放两方之间的摩擦。与此同时，一组合成生物领域的专家呼吁应让在哺乳动物中的更多研究能经受住演化的设计。

现代化研

作者：Floyd Romesberg

来源：《自然》

发布时间：2014-6-18 14:20:22

专家首次为大肠杆菌植入人工碱基对

英国《自然》杂志近日公布的一项合成生物学研究显示，科学家首次将人工合成碱基对插入大肠杆菌的ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）中，且并未影响其生长和复制过程。这一成果向利用合成技术“订制”特定生物组织迈进一步。

遗传物质ＤＮＡ由两条很长的糖链结构形成骨架，通过碱基对的结合形成稳定的螺旋结构。自然界的生命多姿多彩，最基本的碱基对却只有两种：腺嘌呤－胸腺嘧啶（Ａ－Ｔ）和胞嘧啶－鸟嘌呤（Ｃ－Ｇ）。但美国研究人员构建出一种自然界不存在的生物体，它稳定包含一种代号为“Ｘ－Ｙ”的人工碱基对。

美国斯克里普斯研究所等机构研究人员介绍说，将人工合成碱基对植入活体生物细胞需要克服诸多困难，比如人工碱基对需要与天然碱基对融合以保持ＤＮＡ结构稳定。此外，ＤＮＡ在自我复制及转录为ＲＮＡ的过程中，人工碱基对必须能在拉链样结构的ＤＮＡ链中成功地“分分合合”，还要避免被ＤＮＡ修复机制当作“外来者”而清除掉。

在最新研究中，研究人员合成了一段包含天然碱基对和人工碱基对的ＤＮＡ，将其插入大肠杆菌细胞中。研究的突破之一是发现了一种特殊的转运分子，这种由一种微藻生成的三磷酸转运蛋白，能够运输人造碱基对进入细胞。结果显示，ＤＮＡ能以适当的速度和准确度进行复制，被改造的大肠杆菌细胞仍继续生长，人工碱基对也没有被去除。

研究负责人、斯克里普斯研究所的罗姆斯伯格介绍说，虽然此次研究中的人工碱基对还不能参与制造新型蛋白质，但从理论上说，引入Ｘ－Ｙ碱基对可将构成蛋白质的氨基酸提升到１７２种，而目前生物体内的蛋白质是由２０种基本氨基酸构成的。

研究人员还强调说，公众不必担心这种自然界不存在的大肠杆菌逃出实验室及其可能造成的危害，因为人工合成碱基对在实验室外无法复制，它们进入细胞必须借助特殊的转运蛋白。

合成生物学近年来的一大研究焦点就是通过化学手段合成人工碱基对，在其中加入特定的遗传信息，希望最终能制造出具有特定功能的蛋白质乃至生物组织，用于生物医疗等领域。（刘石磊）

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature13314.html