专家首次为大肠杆菌植入人工碱基对

近日公布的一项合成生物学研究显示，科学家首次将人工合成碱基对插入大肠杆菌的DNA(脱氧核糖核酸)中，且并未影响其生长和复制过程。这一成果向利用合成技术“订制”特定生物组织迈进一步。

遗传物质DNA由两条很长的糖链结构形成骨架，通过碱基对的结合形成稳定的螺旋结构。自然界的生命多姿多彩，最基本的碱基对却只有两种：腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)和胞嘧啶-鸟嘌呤(C-G)。但美国研究人员构建出一种自然界不存在的生物体，它稳定包含一种代号为“X-Y”的人工碱基对。

美国斯克里普斯研究所等机构研究人员介绍说，将人工合成碱基对植入活体生物细胞需要克服诸多困难，比如人工碱基对需要与天然碱基对融合以保持DNA结构稳定。此外，DNA在自我复制及转录为RNA的过程中，人工碱基对必须能在拉链样结构的DNA链中成功地“分分合合”，还要避免被DNA修复机制当作“外来者”而清除掉。

在最新研究中，研究人员合成了一段包含天然碱基对和人工碱基对的DNA，将其插入大肠杆菌细胞中。研究的突破之一是发现了一种特殊的转运分子，这种由一种微藻生成的三磷酸转运蛋白，能够运输人造碱基对进入细胞。结果显示，DNA能以适当的速度和准确度进行复制，被改造的大肠杆菌细胞仍继续生长，人工碱基对也没有被去除。

研究负责人、斯克里普斯研究所的罗姆斯伯格介绍说，虽然此次研究中的人工碱基对还不能参与制造新型蛋白质，但从理论上说，引入X-Y碱基对可将构成蛋白质的氨基酸提升到172种，而目前生物体内的蛋白质是由20种基本氨基酸构成的。

研究人员还强调说，公众不必担心这种自然界不存在的大肠杆菌逃出实验室及其可能造成的危害，因为人工合成碱基对在实验室外无法复制，它们进入细胞必须借助特殊的转运蛋白。合成生物学近年来的一大研究焦点就是通过化学手段合成人工碱基对，在其中加入特定的遗传信息，希望最终能制造出具有特定功能的蛋白质乃至生物组织，用于生物医疗等领域。