代码中的代码 干扰遗传密码的工作可能变得稍微容易一些。遗传密码是生命在各处用来将DNA中包含的信息转换为特定蛋白质序列的代码。尽管存在一些细微的变异，但地球上每个生物都使用相同的遗传密码，这表明它在所有生物的最后一个共同祖先中就已经存在。这是一件不容易改变的事情，因为每个细胞中的许多东西都依赖于它。然而，已有一些初步的步骤被采取。研究人员成功地向细菌细胞中添加了一些新氨基酸，并能制造出缺少一个氨基酸的蛋白质。但这是一个艰难的过程；对于一些工作，人们不得不重新工程化细菌基因组中的每个基因。现在，研究人员找到了一种方法，可以同时操作两种不同的遗传密码，从而避免任何补偿改变细胞中每种蛋白质都依赖的代码的需要。尽管他们并没有在实际细胞中测试这一点，并且这可能在细胞中引起一些问题，但这是一个创造性的解决方案，应该能加速一些合成生物学工作的进展。生物学基础 为了理解这一点，我们需要回到你可能没有太多关注的高中生物课。在基因组中，大多数基因的一部分专门用于编码蛋白质。DNA中碱基的线性排列直接转换为构成蛋白质的氨基酸的线性序列。DNA中的每组三个碱基对应一个特定的氨基酸（有三个例外，每一个都表示蛋白质的结束）。这种翻译并不是直接的。DNA首先被复制为信使RNA。然后，一种称为核糖体的蛋白质和RNA复合物附着在信使RNA上，并开始逐个氨基酸地进行翻译。这种翻译依赖于另一种类型的RNA，即转移RNA（tRNA）。虽然转移RNA折叠成复杂的结构，但它们都有两个关键部分。一侧是一组可以与信使RNA配对的三个碱基，匹配遗传密码的三个碱基。在另一端，tRNA化学地连接到相应的氨基酸。核糖体只需确保正确的转移RNA进行碱基配对，然后将其携带的氨基酸转移到正在生长的蛋白质链上。这个系统的一个关键部分并未直接参与该过程：将转移RNA和正确氨基酸化学连接的酶。这些酶需要同时识别转移RNA上的三碱基代码和要添加的适当氨基酸。（这个过程通常被称为“为tRNA充电”。）因此，若要对遗传密码进行全面更改，您必须修改这些因素的某种组合：基因的序列、转移RNA的序列和/或为转移RNA充电的酶。（唯一不需要改变的是核糖体本身。）而且您必须以一种方式进行更改，这要么不影响有机体基因组中的每个基因，要么编辑所有基因以进行补偿。这一切都不令人惊讶地相当困难。而且，在大多数情况下，您不能通过中间步骤进行操作，否则整个基因组将最终产生畸形蛋白质。这一切都减缓了我们对人工氨基酸和替代遗传密码的实验尝试。 为什么不同时进行？新工作来自一个由合成生物学家和连续创业者乔治·教堂领导的研究小组。他确实有兴趣探索替代遗传密码，并发现为此而付出的艰辛令人沮丧。描述这项工作的论文中有很多重点在于开发自动化系统，以简化一些测试和筛选。如果这些内容令您感兴趣，那么这篇论文将非常适合您。但是在这里，我们将重点关注生物学。该研究背后的关键见解是，核糖体很重要，但在某种意义上并不重要。核糖体的RNA的某些部分与转移RNA一端附近的一组碱基配对，确保它与正确类型的RNA一起工作。虽然这在生化上是至关重要的，但在实际应用中并不重要，因为每个转移RNA在该位置都有相同的序列。但新的论文问，如果不是这样呢？由于我们知道核糖体和转移RNA上碱基配对的精确位置，我们可能能够改变其中一个的序列——这会破坏正常的碱基配对，但我们可以然后对另一个进行更改，以恢复它。从理论上讲，我们可以利用这一点来创建两种转移RNA群体，它们在这个小序列上仅仅不同。其中一个只能与正常的核糖体相互作用，而另一个只能与工程化以使用修改过的RNA的另一群核糖体相互作用。该论文将这一理论转化为实践。两个密码 一个重大问题是，在修改这一序列后，您能否为转移RNA充电。