19.07.2019 - American Chemical Society (ACS)

"Semi-synthetische" Bakterien produzieren unnatürliche Proteine

Synthetische Biologen versuchen, neues Leben mit Formen und Funktionen zu erschaffen, die in der Natur nicht zu finden sind. Obwohl die Wissenschaftler noch weit davon entfernt sind, eine vollständig künstliche Lebensform zu erschaffen, haben sie halbsynthetische Organismen geschaffen, die einen erweiterten genetischen Code haben, der es ihnen ermöglicht, nie zuvor gesehene Proteine zu produzieren. Jetzt haben Forscher, die im Journal of the American Chemical Society berichten, ein halbsynthetisches Bakterium optimiert, um effizient Proteine mit unnatürlichen Aminosäuren zu produzieren.

Alle natürlichen Lebensformen der Erde speichern Informationen unter Verwendung eines genetischen Codes mit vier Buchstaben, bestehend aus den Nukleotiden Desoxyadenosin (dA), Desoxyguanosin (dG), Desoxycytidin (dC) und Desoxythymidin (dT). Innerhalb der DNA-Doppelhelix paart sich dA mit dT und dG mit dC, um die "Sprossen" der DNA-Leiter zu bilden. In jüngster Zeit haben Forscher synthetische Nukleotide entwickelt, die sich miteinander verbinden können. Wenn sie diese unnatürlichen Nukleotide in Gene einbauen, können Bakterien die DNA replizieren und die Sequenzen in RNA und dann in Proteine umwandeln, die unkonventionelle Aminosäuren enthalten. Allerdings können Bakterien diese synthetischen Sequenzen oft nicht so effizient nutzen wie die natürlichen. Deshalb wollten Lingjun Li, Floyd Romesberg und Kollegen die unnatürlichen Basenpaare optimieren, um die Proteinproduktion zu verbessern.

Die Forscher testeten verschiedene Kombinationen von unnatürlichen Basenpaaren bei E. coli und beobachteten, welche am effizientesten repliziert wurden und produzierten die höchsten Werte eines Proteins. Einige der synthetischen Basenpaare wurden bereits getestet, während andere neue Varianten waren. Mit diesen optimierten Basenpaaren demonstrierte das Team dann erstmals einen halbsynthetischen Organismus, der ein Protein mit mehreren unnatürlichen Aminosäuren herstellen konnte.

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