带有人造DNA字母的细菌

生命字母表由四个字母组成——来自第一个活细胞。但是现在研究人员创造了一种细菌，它的遗传密码包含六个字母。他还有两个人造DNA碱基。与之前的实验相反，这种半合成生物在正常情况下是可行的，它的人工DNA构建模块会遗传给它的后代。这是合成生物学的进步，但也引起了人们的恐惧。

无论是单细胞、植物还是动物：地球上所有的生物都使用一个由四个分子字母组成的代码来传递它们的遗传信息。鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和腺嘌呤的DNA序列编码了蛋白质和我们细胞代谢的无数控制分子的蓝图。但是研究人员长期以来一直试图扩展这种遗传密码。额外的DNA字母，因此它们的动机，将增加可以存储我们遗传分子的信息量，并创造创造全新生物体和生物分子的能力。无论如何，这听起来像是基因科学怪人似乎不可行。然而，来自加州拉霍亚斯克里普斯研究所的弗洛伊德罗麦斯伯格(Floyd Romesberg)和他的团队在2014年获得了成功，首次将两个合成的DNA字母注入肠道细菌大肠杆菌的代码中。但是这些半人造微生物只是部分可行。“虽然这些半合成生物是基本可行性的重要证据，但微生物生长很差，需要特殊条件，甚至无法长期保留非自然信息，”罗姆斯伯格和他的同事解释道。

此后，研究人员继续致力于半合成生物的生产。现在，他们报告了进一步的进展：他们成功地制造了大肠杆菌，其遗传密码包含六个基本字母，并且它们被可靠地传播。同时，这种半人工微生物自然获得了构建和安装两个额外的人工DNA碱基所需的分子构建模块。“我们创造了一种半合成生物，它比它的前身更具自主性，存储的额外信息几乎像天然DNA成分一样永久存在，”Romesberg和他的同事们说。“然而，与任何自然生物不同，这种生物带有人工成分：

还有另外两种DNA碱基。

为了创造这种半合成生物，研究人员首先改变了他们在前辈中使用的两种人工碱基中的一种。他们将结构相似的分子dTPT3引入大肠杆菌的质粒中，而不是碱基d5SICS。作为对手服务的前身，dNaM是人造基地。质粒的环状DNA现在在编码的几个位置含有第三个人工碱基对。为了让细菌在细胞分裂时合成这些人工碱基并将其整合到后代中，他们将其他基因注入细菌基因组中。它包含转运蛋白分子的组装指令，促进环境中人工碱基积木的吸收及其与DNA的结合。

他们做了另一个改变：微生物现在产生一种酶，这种酶在没有人工碱基对的情况下破坏所有的基因拷贝。“结果，DNA中几乎100%的非天然碱基对都留在了细菌繁殖中——而且几乎是无限长的，”Romesberg和他的同事们说。他们的实验表明，即使半合成细菌分裂60次后，人工碱基对也几乎没有丢失。这些“弗兰肯斯坦”微生物的生长速度仅略低于正常大肠杆菌，最多下降17%。

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