首个重编程合成细菌表现出抗病毒特性

2021-06-07 12:36:00     来源: 科技日报      张佳欣

近日发表在《科学》杂志上的一项研究显示,来自英国剑桥医学研究理事会(MRC)分子生物学实验室的科学家带头,开发出新的人造细菌,可以完全抵抗病毒感染。这项研究可能会促进新聚合物的开发,例如蛋白质、塑料和包括抗生素在内的许多药物,并使利用细菌制造药物变得更容易可靠。

蛋白质是一种聚合物,由氨基酸连在一起构成。遗传密码指导细胞如何制造蛋白质。科学家们的目标是利用细胞天然的蛋白质制造过程来制造人造聚合物。

DNA中的遗传密码由4个碱基组成,分别由字母A、T、C和G表示。这4个字母以3个字母为一组密码子,例如“TCG”。

2019年,该研究团队从头开始合成了大肠杆菌的第一个完整基因组,并利用这个机会简化了它的基因组。例如,他们替换了基因组中的一些密码子:用AGC和AGT替换了TCG和TCA,还用TAA取代了TAG。这样,转基因细菌的基因组中不再有TCG、TCA和TAG密码子,但它们仍然可以正常地制造蛋白质,并存活和生长。

在此次的最新研究中,该团队进一步改造了细菌,去除了识别TCG和TCA密码子的tRNA分子。这意味着,即使遗传密码中有TCG或TCA密码子,细胞也不再有能够读取这些密码子的分子。

领导这项研究的MRC分子生物学实验室的杰森·金教授说:“这个系统允许我们编写一种基因,对其密码子进行编码,用人工的密码子来制造聚合物。”

病毒通过将其基因组注入细胞,劫持“细胞工厂”从而实现复制。而病毒基因组中仍含有大量TCG、TCA等密码子。经过修改后的细菌缺少读取这些密码子的tRNA,因此会阻止任何试图感染细胞的病毒。

研究人员试验用一种混合病毒感染了该细菌,结果发现,未经改造的正常大肠杆菌可被病毒杀死,但经过改造的大肠杆菌能抵抗感染,并存活下来。

研究人员称,这项技术将使细菌对病毒具有抗性,或许还能使利用细菌制造药物(如胰岛素等)更可靠、更便宜。