Science重要成果：重写全基因组

　　

生物通报道  在发表于最新一期《科学》（Science）杂志上的两项平行研究中，研究人员在大肠杆菌中构建出了新的基因组，由此测试了遗传编程的极限，并为提高生物技术的灵活性、产率和安全性开辟了新的可能性。

在第一项研究中，研究者们采用同义的UAA密码子，替换了大肠杆菌整个基因组中的所有321个特异的UAG密码子，这使得释放因子1（RF1）被敲除，并重新定义了UAG的翻译功能。由此使得细菌生成了自然界通常不存在的蛋白质，提高了对病毒的抵抗力。

在第二项研究中，研究人员移除了42个大肠杆菌基因的13种不同的密码子，每个基因采用一种不同的大肠杆菌，并用其他具有相同功能的密码子取代了它们。当研究人员这样做时，42个靶基因的24%的DNA发生了改变，而这些基因生成了与原始基因生成的相同的蛋白质。

哈佛医学院George Church实验室研究生Marc Lajoie说：“第一篇论文是说，我们可以完全从基因组中移除一种密码子，然后成功地重新指定它的功能。在第二项研究中，我们提出了这样的问题‘好吧，我们已经改变了这一密码子，我们还能够改变多少其他的密码子？该研究所选择的13种密码子，全部都能够被改变。”

“这为我们揭开了一种可能性：我们有可能能够替换整个基因组所有这13种密码子或是其中任何一个，”Lajoie说。

朝着更安全，更多产，更灵活的生物技术

重新编码的基因组可以为大肠杆菌提供保护对抗病毒，并帮助防止将潜在危险的遗传改造性状传播给野生型生物。

第一篇论文的共同资深作者、耶鲁大学医学院分子、细胞和发育生物学助理教授Farren Isaacs说：“这些结果有可能为生物技术生成打开了一个全新的化学工具箱。例如，添加持久聚合物到一种治疗分子中，有可能使得它能够在人类血流中更长时间发挥功能。但要获得这样的影响，需要一次改变大片的基因组。”

Church说：“如果我们做出少许的改变，使得微生物略微更具抗病毒能力，病毒将会抵消这一效应。它变成了一个来回反复的斗争。但如果我们能够让微生物脱机，生成大量的改变，当我们将它带回展示于病毒面前时，病毒将会说‘我投降’。任何的天然病毒群产生再多的多样性，也不足以抵消这一极其全新的基因组。”

在第一项研究中，仅移除了一个密码子，就提高了基因组重编码生物体的抗病毒感染力。Church说，相同潜力的“全新基因组”不可能操控基因转而进入到野生种群，因为它们与自然基因组不相容。这对于遗传改造耐药或抗杀虫剂的菌株具有极大的益处。并且，整合的罕见、非标准氨基酸确保了菌株只能在实验室环境中存活。

（生物通：何嫱）

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