遺伝子コードの革新で新たな機能を持つたんぱく質の創造に成功

Tokyoスクリプス研究所の研究者たちは、新しい手法を開発し、標準的な3ヌクレオチドのコドンではなく4ヌクレオチドのコドンを使用して遺伝的な変更とタンパク質の生成を拡大できることを発見しました。この方法により、通常とは異なるアミノ酸をタンパク質に組み込むことが可能になります。これは、バイオエンジニアリング、創薬、合成生物学の分野で大きな進展をもたらす可能性があります。

伝統的な遺伝暗号は、3つのRNAヌクレオチドからなるコドンが1つのアミノ酸に対応する仕組みを使用します。この従来のモデルでは、タンパク質は20種類の標準的なアミノ酸の組み合わせに限定されています。しかし、科学者たちはこのシステムを改良し、新しい特性を持つタンパク質を作りたいと考えていました。スクリプス研究所の研究者たちは、新たな方法を開発し、非標準アミノ酸を組み込むことを容易にし、タンパク質の機能を拡張する可能性を広げました。

この革新の主な特徴は以下の通りです。

• 三塩基コドンではなく、四塩基コドンを使用しています。
• 全ゲノムを変更することなく、非標準アミノ酸を組み込むことが可能です。
• 通常の細胞機能や安定性を維持します。
• さまざまな用途に特化したタンパク質の作成を可能にします。

従来の方法では、コドンの変更に extensive なゲノム編集が必要で、それが細胞の安定性や正常な機能にリスクを伴っていました。新しい方法では、4塩基コドンを採用することで、ゲノム全体を変えることなくリスクを回避し、遺伝情報により多くの選択肢を与えます。この方法によって、細胞はこれらのコドンを正確に認識し利用でき、珍しいアミノ酸を精密に追加することが可能になります。

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研究チームは、特定のターゲット付近で頻繁に使われる3文字のコドンを用いて遺伝子を設計し、正しく4ヌクレオチドのコドンを使用できるようにしました。これにより、細胞は4ヌクレオチドのtRNAに対応する新しいアミノ酸を追加することに成功しました。彼らはこの技術を用いて、最大3つの非標準アミノ酸を含む100以上の新しいペプチドを作成しました。

この画期的な技術の活用は多岐にわたります。オーダーメイドのタンパク質は、より優れた効果があり、精度の高い新薬の開発を可能にすることで、医療の向上に寄与します。製造業においては、これらのタンパク質がより安定で機能的であることで、産業プロセスが改善されるでしょう。化学センサーにおいては、新しいタンパク質により、より感度の高い正確な検出方法が実現する可能性があります。

アフメド・バドランとそのチームは、タンパク質工学のためのシンプルで効果的なツールを開発しました。この手法は、生体分子を扱う能力を向上させ、多くの科学的および産業的分野での進展をもたらす可能性があります。