蛋白质——驱动生物学底层过程的分子机器——是由20种被称为氨基酸的标准构建块构成的. 近二十年来,科学家们一直在寻找方法来设计新的氨基酸来构建蛋白质.

太阳城网赌平台的一个化学家团队已经开发出一种技术,可以精确地将一系列有用的非规范氨基酸整合到真核生物制造的蛋白质中, 高等生物包括人类在内的高等生物的大类, 太阳城官网小组在杂志上发表了报告 细胞化学生物学.

工程菌株E. 杆菌
太阳城网赌平台的化学家们开发了一种新的, 细菌衍生的技术,将非规范氨基酸整合到一大类生物的蛋白质中, 包括人类. (资料来源:化学细胞生物学)

大约15年前, 科学家们首先看到了这种工程机器人的潜力, 细菌衍生的遗传机制——被称为氨基酰基-tRNA合成酶/tRNA对——用于将非规范氨基酸整合到真核细胞产生的蛋白质中. 但这种方法面临着许多技术限制,限制了它的广泛发展.
 
太阳城网赌平台太阳城官网小组通过开发一种新的大肠杆菌菌株,克服了许多这些限制. 大肠杆菌,使细菌衍生的氨基酰基-tRNA合成酶/tRNA对易于工程, 化学助理教授阿布Chatterjee说, 谁领导了这个项目. 这种新方法使各种非规范氨基酸的结合成为可能, 包括p-boronophenylalanine, 转化为人类细胞和工程菌株中产生的蛋白质. 杆菌.
 
查特吉谁今年 获得了著名的卡米尔·德雷福斯教师学者奖 颁发给化学科学领域的年轻学者,表彰他们的学术成就和对教育的承诺, 说团队对新方法的便利感到惊讶, 新报告“复活细菌酪氨酸-tRNA合成酶/tRNA对以扩展E. 大肠杆菌和真核生物."

“创作这部小说. 大肠杆菌菌株需要将其天然的氨基酰基-tRNA合成酶/tRNA对替换为来自不同生物体的对应物, 我们预料会很困难吗,他说. “但事实证明,这是非常可行的. 这开启了这项完整的技术.”

阿布Chatterjee
阿布Chatterjee

查特吉与实验室成员詹姆斯. 意大利的14, 博士候选人, 以及18岁的本科生太阳城官网员Christopher Latour, 和Chester J.J. “‘17, 他说,该团队试图创造一种新的方法来设计和监测蛋白质的功能,以扩大对细胞中指导蛋白质功能的过程的科学理解.

“基因组中编码了数千种蛋白质,这些蛋白质决定了我们是谁, 但我们对这个过程知之甚少,查特吉说. “在人类细胞中,大约有2万个蛋白质编码基因. 他们在做什么,他们是怎么做的,仍然很难太阳城官网.

“一个主要问题是,如果你想知道他们在做什么,你必须监视他们. 您需要附加一个可以报告正在发生的事情的探针.”
 
引入这种探针被证明是困难的,因为这个过程经常会破坏目标蛋白质.
 
在任何细胞中, 蛋白质是由20种氨基酸组成的,这是一组由基因指令引导有序的固定氨基酸.
 
“我们的想法是,除了自然界使用的20种典型氨基酸之外,我们可以在蛋白质中引入自然界没有的新构建块,查特吉说. “如果我们能做到这一点, 我们有能力将各种各样的非自然功能引入到几乎任何蛋白质的任何部位.”
 
直接的好处将是帮助那些仍在解开细胞生物学和蛋白质功能之谜的太阳城官网人员.
 
“你可以在任何选择的位点上创建一个带有非规范氨基酸的蛋白质, 给它装上非常小的探针,发出光信号,告诉它要去哪里,查特吉说. “它可以让你操纵蛋白质的工作方式. 你可以引入限制,所以无论蛋白质在做什么,它都不能再做了. 你可以通过使用外部信号,比如光,来移除探针. 这项技术开辟了许多探索和设计蛋白质功能的新途径, 否则这将是非常具有挑战性的.”

欲了解更多信息,可以在期刊上找到全文 细胞化学生物学细菌酪氨酸-tRNA合成酶/tRNA对的复活,扩展两者的遗传密码. 大肠杆菌和真核生物,” DOI: 10.1016/j.chembiol.2018.07.002.

Ed Hayward |大学传播| 2018年8月