Как учёные с помощью бактерий создают белки, которых нет в природе

Учёные из Медицинского исследовательского совета Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания, сделали прорыв в синтетической биологии, преодолев ограничения природного белкового синтеза. Руководимые доктором Джейсоном Чином, они успешно ввели экзотические аминокислоты в белки бактерий, что расширяет возможности биотехнологий и разработки новых материалов и лекарств.

Природа использует 20 аминокислот для синтеза белков, но синтетическая биология стремится расширить этот список, добавляя новые, искусственные аминокислоты. Эти новые белки могут использоваться в различных областях, от медицины до производства биоразлагаемых пластиков.

Однако существуют сложности при внедрении синтетических аминокислот в живые клетки, так как они не всегда совместимы с клеточными механизмами. Новое исследование предложило решение этой проблемы, модифицируя клеточные носители и "клей" белок, который помогает присоединять аминокислоты к рибосомам для синтеза белка.

Исследователи создали миллионы вариантов генов для "клея" и нашли восемь эффективных пар, способных захватывать искусственные строительные блоки. Затем они ввели эти гены в клетки бактерий Escherichia coli, которые успешно использовали новые аминокислоты в своём белковом синтезе.

Результаты этой работы расширяют химические возможности генетического кода и открывают дорогу к созданию новых материалов. Использование искусственных аминокислот в лекарствах может улучшить их структуру, увеличить срок действия в организме и повысить эффективность. Подобные системы также могут производить новые материалы, например, биоразлагаемый пластик.

Дальнейшее развитие этой технологии включает модификацию самой рибосомы для лучшего восприятия необычных аминокислот и их носителей. Учёные также рассматривают возможность создания полностью синтетических белков, которые могли бы усиливать функции живых тканей.

"Если бы мы могли закодировать расширенный набор строительных блоков так же, как мы кодируем белки, то мы могли бы превратить клетки в живые фабрики для синтеза всего, от новых лекарств до материалов", - сказал Чин в одном из интервью, подчёркивая перспективность этого направления.