1652
Усі відомі живі організми будують білки з двадцяти стандартних амінокислот. Дослідники Harvard Medical School і Wyss Institute створили систему, яка дозволяє в лабораторній пробірці розширити цей «алфавіт» одразу до 34 амінокислот. Новий інструмент AGENTEX не потребує переписування геному бактерії чи іншої живої клітини: білки синтезуються в безклітинній суміші за допомогою спеціально сконструйованих транспортних РНК і рибосом.
Ідея розширити генетичний код існує понад два десятиліття. У природі кожна амінокислота кодується трійкою нуклеотидів — кодоном. Кодонів набагато більше, ніж стандартних амінокислот, тому частина з них фактично дублює одні й ті самі «слова» генетичного коду.
Ця надлишковість давно підказувала, що деякі кодони можна переналаштувати на нові, неприродні амінокислоти. Проте зробити це в живій клітині дуже складно: кодони вже задіяні в нормальній роботі організму, а масове їх перепризначення може порушувати життєво важливі процеси.
Лабораторія Джорджа Черча у 2013 році після дев’яти років роботи змогла звільнити один кодон в E. coli. Ще приблизно десять років знадобилося, щоб звільнити другий. У результаті бактерії могли створювати білки з 22 різних амінокислот.
AGENTEX різко змінює підхід. Замість того щоб переписувати весь геном, дослідники винесли синтез білків у безклітинне середовище — суміш компонентів клітини, яка містить потрібні ферменти та молекули, але не є живим організмом.
Ключовою стала несподівана знахідка щодо транспортних РНК, або tRNA. Ці молекули доставляють амінокислоти до рибосоми під час складання білка. Майже всі природні tRNA мають на кінці послідовність CCA, і десятиліттями вважалося, що без неї система не працюватиме.
Команда виявила, що частина tRNA з іншими кінцевими послідовностями все ж може отримувати амінокислотний «вантаж». Серед робочих варіантів була, наприклад, послідовність CGA.
Це дозволило створити окремий паралельний канал синтезу білка. Звичайні рибосоми не приймають такі модифіковані tRNA, тому інженери створили рибосоми, які працюють саме з ними.
У результаті нові tRNA й нові рибосоми можуть функціонувати поруч зі стандартною біохімічною системою, не втручаючись у природний генетичний код.
Система AGENTEX автоматизує весь цикл. Програмне забезпечення проектує варіанти tRNA, платформа tSCAN перевіряє, які з них найкраще заряджаються потрібними амінокислотами, після чого створюються відповідні рибосоми.
Підхід робить 34 кодони доступними для перепризначення й дозволяє будувати білки з до 34 різних амінокислот замість природних двадцяти.
Це важливо не лише як рекорд. Неприродні амінокислоти можуть надавати білкам властивості, яких еволюція ніколи не створювала: нові хімічні зв’язки, стійкість до руйнування, здатність краще зв’язувати ліки або реагувати на світло.
Дослідники розглядають потенційні застосування у фармакології, матеріалознавстві, сільському господарстві та екологічних технологіях. У перспективі AGENTEX можуть поєднати зі штучним інтелектом для автоматичного пошуку корисних молекул.
Окремий результат роботи стосується фундаментальної біології: виявилося, що одна з найбільш консервативних частин системи синтезу білка — CCA-кінець tRNA — значно гнучкіша, ніж вважалося. Це відкриває додатковий інструмент для вивчення tRNA-мутацій, пов’язаних із деякими формами діабету та втратою слуху.
AGENTEX поки є лабораторною технологією, а не способом змінити білковий код людини або іншого організму. Її перевага саме в тому, що вона дозволяє створювати незвичайні білки поза живою клітиною, у контрольованому середовищі.
https://phys.org/news/2026-08-reworked-trnas-enable-protein-amino.html
