近日普林斯頓大學的科學家們首次成功地構建了維持活細胞生長的人造蛋白質，這一開創(chuàng)性的研究成果有可能在未來幫助科學家們構建出新的生物系統(tǒng)。研究論文在線發(fā)表于1月4日的《公共科學圖書館》（PLoS ONE）期刊上。

    在論文中普林斯頓的研究人員稱他們構建了自然界中前所未見的遺傳序列，并利用這些序列生成了可維持細胞生命的物質。“盡管這些物質是通過人造基因表達出來的，但是研究結果表明這些物質能夠在活體生物中很好地發(fā)揮作用，”研究的負責人，普林斯頓大學化學系教授Michael Hecht說道：“這一研究向我們表明除了自然界中已經存在的生物零件例如基因和蛋白質，其他的分子物質也可以用于裝配生命?！?/P>

    合成生物學是近年來新興的一個研究領域，被譽為第四次科技浪潮中的弄潮兒。合成生物學的科學家們致力于設計和構建自然界中并不存在的生物零件、組件和系統(tǒng)。從生命的最基本元素開始，其最終目標是構建出人工的生命系統(tǒng)。

   “我們的研究代表著合成生物學領域的又一個重大突破，它表明構建出能維持細胞生命的人造基因組是完全可以實現(xiàn)的，”Hecht說：“過去幾乎所有合成生物學的研究都集中于將自然生物系統(tǒng)中現(xiàn)有的、天然存在的生物元件進行重新設計和改造。我們的研究結果表明不從自然界獲取，而是通過實驗室設計的方式生成的大分子也能夠提供生物功能?！?/P>

    基于他們在新研究中取得的成果，Hecht和學生們已開始著手在分子水平上對一些生物進程展開研究，以確定哪些生物進程在基礎水平上推動了蛋白質的常規(guī)折疊，以及某些關鍵序列在生存中發(fā)揮重要作用的原因。

   “蛋白質是生物體功能最重要的執(zhí)行者，而氨基酸則是組成蛋白質最基本的物質。盡管參與蛋白質合成的氨基酸只有20多種，但是自然界的蛋白質卻種類繁多。隨著氨基酸種類、數(shù)量和排列次序的不同，每一種組合生成的都是一種獨特的蛋白質。假設一個蛋白質是由100個氨基酸組成，我們知道大部分蛋白質遠比這更長，那么就有可能產生天文數(shù)字的不同的蛋白質序列，”Hecht說：“而我們知道人類產生的蛋白質種類僅有大約10萬種，這些蛋白質是如何進化產生的？這些特異的蛋白質特殊在何處？我們是否有機會獲得更多的、未進化產生的蛋白質，并證實它們也能同樣極好地發(fā)揮功能？”

    在新研究中Hecht和他的研究小組著手構建了自然界未見的遺傳序列，并以此生成了人造蛋白質。此外他們還設計了大約100萬種氨基酸序列，以用于折疊形成具有穩(wěn)定三維結構的蛋白質。

   “這些人造基因編碼的信息與自然基因的信息完全不同或者說是毫不相關，然而我們卻以此獲得了活的功能性的微生物，這是多么有趣的事情啊，”論文的共同作者Michael Fisher說道。

    研究小組在成功獲得一系列新的人造蛋白質后，緊接著研究人員將這些蛋白質導入到天然基因敲除的各種突變細菌株中。在預定條件下例如有限的食物供應，導入蛋白質的突變細菌獲得了生存，而那些敲除基因的細菌則死亡了，這表明是人造蛋白維持了活細菌的生長。
進而科學家們又利用一系列的實驗檢測了不同蛋白質的作用，研究人員發(fā)現(xiàn)本應死亡的幾種不同的細菌株在獲得實驗室設計的新蛋白質后均存活了下來。

   “這些人造蛋白質與任何已知的功能序列毫不相干，然而它們卻能夠維持生命，”Hecht說道：“這確實是非常令人興奮的結果，這同時標志著合成生物學研究又向前邁出了重大的一步?！?/P>