大肠杆菌密码子数从64减至57

记者 刘霞

英国剑桥分子生物学实验室科学家在最新一期《科学》杂志发表最新成果称，他们将大肠杆菌基因组包含的64个密码子缩减为57个，并将这一新菌株命名为Syn57。这项研究犹如为生命体“瘦身”，有望为研发抗病毒药物和新材料提供新思路。

生命的密码DNA由A、C、G、T这4种核苷酸组成，这些“字母”每三个一组构成密码子。4种核苷酸组成了64个密码子，就像64把不同的“钥匙”，其中61把用于蛋白质合成，另外3把则是终止蛋白质合成的“休止符”。

在蛋白质合成过程中，密码子会被转译成氨基酸。鉴于天然蛋白质仅含有20种氨基酸，理论上，生命只需要21把“钥匙”——20个合成密码子外加一个终止密码子，就能完成所有蛋白质的合成。这导致大量密码子冗余。

一些研究表明，有些冗余密码子或有助防止DNA发生突变，但去除不必要的冗余密码子可能也会带来某些益处。2019年，该科研团队通过对密码子进行18214次改造，将大肠杆菌基因组内的密码子从64个精简到61个，并得到名为Syn61的新菌株。Syn61已展现出抗病毒特性，正被用于药物研发和新材料制造。

在最新研究中，剑桥团队将大肠杆菌基因组划分为38个区块，并用功能相同的密码子逐一替换冗余序列，累计完成10.1万次改造。每次修改后，都要确认细菌仍能存活才继续下一步。最终，他们成功移除了6个合成密码子和1个终止密码子，打造出“轻量化”的Syn57。

虽然Syn57的生长速度仅为原始菌株的1/4左右，但它展现出独特的基因表达特征，显示出强大的适应潜力。而且，经过进一步优化，这种合成菌株有望生产含有27种氨基酸的蛋白质，为创造具有特殊功能的蛋白质提供了无限可能。

目前，团队计划专注于探索Syn57的潜在应用，而非试图释放更多密码子。