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Les chercheurs complètent l'ensemble d'outils synthétique de biologie pour profiler des recherches sur l'extension de code génétique

Un des objectifs les plus ambitieux des biologistes modernes est d'apprendre comment augmenter ou modifier autrement code génétique de durée sur terre, afin de rendre neuf, des formes de vie artificielle.

Une partie de la motivation pour cette recherche « de biologie synthétique » est de comprendre plus au sujet de l'évolution et de la logique de la biologie naturelle que nous avons hérité. Mais il y a également une motivation très pratique : Des cellules peuvent être employées en tant qu'usines efficaces pour effectuer un choix grand des molécules utiles ; particulièrement thérapeutique à base de protéines, qui représentent une part croissante des médicaments neufs. Les cellules travaillant avec code génétique augmenté pourraient effectuer un ensemble beaucoup plus divers de tels médicaments et pourraient faire ainsi d'une manière dont simplifie grand le procédé général de les développer et de fabriquer.

La réalisation de l'objectif grand d'un chantier, biologie synthétique utile est toujours quelques années hors circuit. Mais dans cette semaine publiée d'étude dans des transmissions de nature, les scientifiques ont pris un pas important plus près de lui, en développant et en expliquant des éléments clé d'un système augmenté de code génétique.

Nous avons complété l'ensemble d'outils synthétique de biologie pour profiler des recherches sur l'extension de code génétique. »

Ahmed Badran, PhD, auteur supérieur d'étude et professeur adjoint, département de chimie, institut de recherches de Scripps

La durée fondamentale de code génétique naturel sur terre est employée par des cellules pour traduire l'information contenue en ADN et ARN dans les synthons d'acide aminé de protéines. L'ADN et les molécules d'ARN sont des molécules réseau réseau qui codent l'information utilisant un « alphabet » de quatre synthons de nucléotide, ou des « lettres. » Le transfert appelé RNAs (ARNt) de molécules traduisent cette information en identifiant trois lettres à la fois, traduisant chaque trois-lettre « codon » selon un seul synthon d'acide aminé d'une protéine. Ce système de codon de triplet en principe peut coder 64 acides aminés différents (43) - ; pourtant en général seulement 20 acides aminés sont employés dans la plupart des organismes.

En revanche, le système envisagé de quadruplé, basé sur des codons de quatre-lettre, a pu coder 256 (4)4 acides aminés distincts. Évidemment, les la plupart de ceux n'existeraient pas en protéines naturelles, bien que certains pourraient être de légères variations sur les acides aminés naturels, permettant à des protéines d'être effectuées avec des caractéristiques beaucoup plus finement ajustées, par exemple pour optimiser leur efficacité et sécurité comme médicaments.

L'énorme défi ici vient du fait que le système de la traduction de gène-à-protéine est complexe dans lequel les composantes multiples doivent fonctionner ensemble régulièrement. Le système qui existe aux organismes vivants sur terre a vraisemblablement pris beaucoup de millions d'années pour évoluer à ses niveaux actuels d'exactitude et de rendement. Les efforts antérieurs pour concevoir les systèmes neufs entiers, y compris des systèmes de quadruplé-codon, ont montré une certaine promesse ces dernières années.

Dans l'étude neuve, Badran et son équipe ont employé un évolutionnaire, survie-de-le-en bonne santé, évolution dirigée appelée de technique pour évoluer un petit ensemble d'ARNt qui en principe pourraient fonctionner dans un système de quadruplé. Les scientifiques ont prouvé que ces le quadruplé ARNt pourrait être employé pour traduire des segments d'une protéine dans les cellules bactériennes. Ils pouvaient traduire six codons identiques après un des des autres de quadruplé, et traduisent même quatre codons très différents de quadruplé dans la même protéine ; et pourrait faire ainsi aux rendements qui sont pour la première fois à portée de ce qui serait nécessaire pour un système fonctionnel de quadruplé.

Badran met l'accent sur que bien qu'un système de codage de quadruplé soit encore infiniment dans le tôt, l'étape de méthode-développement, il devrait être très utile si elle peut être faite fonctionner ; particulièrement en activant la synthèse droite des protéines avec des acides aminés « non-canoniques » qui ne sont pas trouvés naturellement en protéines. De tels ncAAs, car ils sont appelés, pourraient être employés pour donner à des protéines les propriétés biologiques nouvelles, y compris la fourniture de pratique, coffre-fort « traite » sur une protéine ; pour mettre des modifications chimiques pour améliorer les propriétés thérapeutiques de la protéine, par exemple, ou pour la pièce d'assemblage d'une « tête explosive » toxique sur un médicament contre le cancer tumeur-voyageur.

« On pourrait théoriquement programmer une séquence d'ADN qui serait traduite, dans une cellule vivante, en protéine qui contient un ensemble complexe de modifications ; modifications il serait impossible difficile ou à ajouter qu'autrement, » Badran dit.

Badran, qui a joint la recherche de Scripps plus tôt cette année, a travaillé à l'institut grand du MIT et du Harvard pendant l'étude.

Source:
Journal reference:

DeBenedictis, E. A., et al. (2021) Multiplex suppression of four quadruplet codons via tRNA directed evolution. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-25948-y.