大肠杆菌的基因, 如何重新编码？

       在伦敦郊外Jason Chin的实验室中，一群大肠杆菌在撒有营养的肉汤的塑料小盘子里快乐地吃喝、幸福地繁殖、自由地呼吸着，它们看上去很普通。但它们与地球上的其他生物有着本质的不同。科学家们对这群大肠杆菌的基因进行了重新编辑，获得了有史以来最广泛的“重新编码”基因组。

       英国剑桥MRC分子生物学实验室的Jason Chin教授与其同事重新编码了一个大肠杆菌菌株的全部基因组，只用59个密码子就合成出所有的必需氨基酸。该研究近日发表在《Nature》杂志上。哈佛大学生物学家George Church评价说：“这是一个重大的里程碑。”

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      就像是平时在全文里把特定词组替换成同义词一样，生物体基因组的重新编码也是如此。鉴于生物基因组中拥有庞大的碱基对，为了实现高效替换，科学家们采用了一种巧妙的拆解和替换方法。
      他们先把大肠杆菌分解为长度10kb左右的小片段。接着找出基因组开放阅读框中的TAG密码子，全部替换为同样表达终止的TAA（一般而言TAA、TAG和TGA都代表终止信号）。在编码必需氨基酸时，用AGC替换了每一个编码丝氨酸密码子TCG，用AGT替换了每一个TCA (同样编码丝氨酸)。
    Chin把改编过的大肠杆菌称为“Syn61”，因为这些细菌中的三个目标密码子全部被同义密码子取代仅，使用了61个密码子。伦敦帝国理工学院合成生物学专家Tom Ellis在审阅完这篇论文说：“他们创造了一种不使用自然界其他三种密码子的菌株。在未用到全部生物模块的情况下，生命依旧存在。”
     值得注意的是，重新编码的基因组可能不受病毒影响。正如George Church所说，Syn61可能不受病毒影响。从制药到食品，每年因病毒感染而造成的工业损失达到数百万美元，重新编码细菌基因组则有望大大降低这一损失。