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首个拥有人造DNA的生物问世

一种大肠杆菌携带了一对额外的DNA核苷酸。

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正常的DNA由核苷酸腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤组成。 仅向遗传字母中添加另一对“字母”——X和Y——就打开了通往172种氨基酸的大门,这些氨基酸可用于构建新的蛋白质。Jay Smith,照片来自Synthorx

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在希腊神话中,喀迈拉是一种由不同动物部分组成的生物——一种外星怪物。 这就是一些人可能看待加州斯克里普斯研究所一个团队创造的生物的方式。

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科学家们扩展了DNA的四种化学核苷酸或“字母”(A、T、C和G)的互补,创造了一对完全非天然的核苷酸,称为X和Y。正如五月份在《自然》杂志上报道的那样,该团队将这两个核苷酸插入细菌细胞,一种大肠杆菌中。当细胞繁殖时,解开其双螺旋并在新细胞中重建它,X和Y也复制,它们的化学键与DNA正常序列中的A-T和C-G配对一样稳定。

斯克里普斯团队的负责人弗洛伊德·罗姆斯伯格称这种生物为“半合成”。 他承诺它永远无法在实验室外生存,因为外来核苷酸,缺乏其化学原料,会很快被删除。“我们专注于实际的东西,”他说。“我们不是要创造新的生命,而是要增加蛋白质的潜力……有了更多的[DNA]字母,你就可以讲述更有趣的故事。”

DNA编码氨基酸,氨基酸是蛋白质的组成部分。 这些蛋白质反过来又是生命的组成部分。 DNA的四种核苷酸使20种氨基酸成为可能。 通过仅添加另一对字母,化学家可能会拥有172种氨基酸可供使用,以及无限数量的新蛋白质。

制药公司越来越多地将蛋白质视为新药的模板。 然而,蛋白质分子比大多数药物分子大得多,合成它们是一个“费力、一次一个”的过程,罗姆斯伯格说。“细胞为你做繁重的工作是一个巨大的优势。”

细胞工厂,它们的DNA通过不同的核苷酸组合进行调整,有一天可能会产生治疗性蛋白质,可以在培养物中相互测试。 罗姆斯伯格称之为“定向进化——你对细胞施加选择压力,然后你[保留]那些做得最好的细胞”。

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