重大突破：非天然碱基在活细胞中编码蛋白质!

11月29日，《Nature》在线发表了题为“A semi-syntheticorganism that stores and retrieves increased genetic information”的研究论文，来自美国的Romesberg团队通过扩展基因编码，在培养的细菌中增加了一对人造碱基对，首次实现非天然碱基在活细胞中编码蛋白质。

研究人员将非天然碱基植入大肠杆菌的基因组中，并通过转录、翻译非天然氨基酸，合成绿色荧光蛋白质，且这种新的氨基酸并未改变绿色荧光蛋白质的形状或功能。

非天然碱基制造出绿色荧光蛋白质

早在2014 年，Romesberg 等人就构建出了一种包含了两种人造核苷酸(dNaM和d5SICS)的半合成菌株，首次成功实现人造碱基对的体内复制。但该研究中，外来DNA严重阻碍了细胞的生长，且这种人工碱基对还不能像正常DNA一样编码蛋白质。

人造碱基的体内复制成功激发了人们的无限遐想：怎么才能减少排斥作用?有没有可能添加更多碱基?能不能用这些碱基创造出更复杂的生物?

今年早些时候，该团队在PNAS发文，用dTPT3替换d5SICS，降低了细菌对新DNA碱基的排斥作用，但该菌株依然无法利用新密码子编码蛋白质。

新型碱基与自然碱基A-T结构比较图

11月29日，在前期的研究基础上，研究人员终于突破最后的瓶颈，通过改良tRNA，识别新的DNA碱基，并将两种全新的氨基酸PrK和pAzF运输到核糖体中，成功实现了非天然碱基的体内翻译。

改良后的tRNA

最终结果表明，在不影响正常生长的情况下，细菌实现了非天然核苷酸的转录和翻译(效率和天然核苷酸一样)，从而合成包含非天然氨基酸的蛋白质。这也是人类首次证明，非天然碱基能在活细胞中编码蛋白质。

原有的ATCG四种碱基，编码64种密码子，定义20种氨基酸;而如今六种碱基，可以使DNA计算机从4进制升为6进制，这将大大增加可能的密码子的数量，理论上可以给予细胞利用超过 100 个额外氨基酸的能力。