Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

Toolkit sintetico di biologia di supplemento dei ricercatori per migliorare le ricerche su espansione di codice genetico

Uno degli scopi più ambiziosi dei biologi moderni è di imparare come ampliare o modificare altrimenti il codice genetico di vita su terra, per fare le nuove, forme di vita artificiali.

La parte della motivazione per questa “ricerca di biologia sintetica„ è di capire più circa l'evoluzione e la logica della biologia che naturale abbiamo ereditato. Ma c'è egualmente una motivazione molto pratica: Le celle possono essere usate come fabbriche efficienti per la fabbricazione della schiera vasta delle molecole utili; particolarmente terapeutica a base di proteine, che rappresentano un'azione aumentante di nuove medicine. Le celle che lavorano con un codice genetico ampliato potrebbero fare un insieme molto più diverso di tali medicine e potrebbero agire in tal modo in un modo che notevolmente semplifica il trattamento globale di svilupparle e di fabbricazione.

La realizzazione di grande scopo di un lavoro, biologia sintetica utile è ancora determinati anni fuori. Ma in uno studio ha pubblicato questa settimana nelle comunicazioni della natura, scienziati hanno intrapreso un'azione significativa più vicino, sviluppando e dimostrando le componenti chiavi di un sistema di codifica genetico ampliato.

Abbiamo completato il toolkit sintetico di biologia per migliorare le ricerche su espansione di codice genetico.„

Ahmed Badran, PhD, studia l'autore senior e l'assistente universitario, dipartimento di chimica, istituto di ricerca di Scripps

La vita di fondo naturale di codice genetico su terra è usata dalle celle per tradurre le informazioni contenute in DNA e RNA nelle particelle elementari dell'amminoacido delle proteine. Le molecole del RNA e del DNA sono molecole del tipo di catena che codificano le informazioni facendo uso “di un alfabeto„ di quattro particelle elementari del nucleotide, o “lettere.„ Le molecole chiamate trasferimento RNAs (tRNAs) decodificano questi informazioni riconoscendo tre lettere per volta, traducendo ogni “codone„ di tre lettere in una singola particella elementare dell'amminoacido di una proteina. Questo sistema di codone del tripletto in linea di principio può codificare 64 amminoacidi differenti (43) -; eppure in genere soltanto 20 amminoacidi sono utilizzati nella maggior parte dei organismi.

Al contrario, il sistema preveduto del gruppo di quattro, in base ai codoni a quattro lettere, potrebbe codificare 256 (4)4 amminoacidi distinti. Ovviamente, la maggior parte di quelli non esisterebbero in proteine naturali, sebbene alcune potrebbero essere le leggere variazioni sugli amminoacidi naturali, permettendo alle proteine di essere fatto con le caratteristiche molto più con precisione sintonizzate, per esempio per ottimizzare la loro efficacia e sicurezza come medicine.

La sfida enorme qui viene dal fatto che il sistema della traduzione della gene--proteina è complesso in cui le componenti multiple devono lavorare insieme uniformemente. Il sistema che esiste negli organismi viventi su terra presumibilmente ha richiesto molti milioni di anni per evolversi ai sui livelli attuali di accuratezza e di risparmio di temi. Gli sforzi priori per costruire gli interi nuovi sistemi, compreso i sistemi di gruppo di quattro-codone, hanno indicato negli ultimi anni una certa promessa.

Nel nuovo studio, Badran ed il suo gruppo hanno usato un evolutivo, sopravvivenza-de--il più adatto, tecnica chiamata hanno diretto l'evoluzione per evolvere un piccolo insieme dei tRNAs che in linea di principio potrebbero lavorare in un sistema del gruppo di quattro. Gli scienziati hanno indicato che questi tRNAs del gruppo di quattro potrebbero essere usati per tradurre i segmenti di una proteina all'interno delle celle batteriche. Potevano tradurre sei codoni identici dopo uno un altro del gruppo di quattro e perfino traducono quattro codoni molto differenti del gruppo di quattro nella stessa proteina; e potrebbe agire in tal modo ai risparmi di temi che sono per la prima volta a distanza di tiro da che cosa sarebbe stato necessario per un sistema funzionale del gruppo di quattro.

Badran sottolinea che sebbene un sistema di codifica del gruppo di quattro sia ancora molto nel in anticipo, la fase dello metodo-sviluppo, dovrebbe essere molto utile se può essere fatta funzionare; particolarmente nel permettere alla sintesi diretta delle proteine con gli amminoacidi “non canonici„ che non sono trovati naturalmente in proteine. Tali ncAAs, poichè sono chiamati, potrebbero essere usati per dare a proteine i beni biologici novelli, compreso la disposizione di conveniente, cassaforte “tratta„ su una proteina; per il collocamento delle modifiche chimiche per migliorare i beni terapeutici della proteina, per esempio, o per il collegamento “di una testata„ tossica su una droga di cancro tumore-viaggiatrice.

“Uno potrebbe programmare teoricamente una sequenza di DNA che sarebbe stata tradotta, in cella vivente, in proteina che contiene un insieme complesso delle modifiche; modifiche che sarebbero altrimenti difficili o impossibli da aggiungere,„ Badran dice.

Badran, che ha unito all'inizio di quest'anno la ricerca di Scripps, ha lavorato al vasto istituto del MIT e di Harvard durante lo studio.

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.