科学者たちは半合成細菌をプログラムし、緑色に光る「エイリアン」タンパク質を作り出す
アラン・ボイル著
研究者たちは、細胞が自然に生成できるものとは異なったタンパク質を生成する大腸菌株を設計することにより、生命の遺伝子アルファベットを拡大する取り組みにおいて新たなマイルストーンに到達した。
本日ネイチャー誌に掲載された論文で詳細が説明されているこの技術は、全く新しいタイプのタンパク質ベースの医薬品、プラスチック、バイオ燃料の生産につながる可能性がある。
また、自然生命と人工生命の定義を拡大する可能性もあります。
「これを新生命体と呼ぶつもりはありませんが、これまで誰も作った中で最も近い存在です」と、研究リーダーであるスクリプス研究所の生化学者フロイド・ロメスバーグ氏はニュースリリースで述べた。「細胞がG、C、A、T以外のアミノ酸を使ってタンパク質を翻訳したのはこれが初めてです。」
これらの4文字は、グアニン、シトシン、アデニン、チミンを表し、DNA分子にコード化された指示のアルファベットとして機能する化学物質です。これらの指示は、細胞が生命活動に必要なすべてのアミノ酸とタンパク質を生成するために使われます。
3年前、ロメスバーグ氏らは、XとYと名付けられた2つの化学物質をDNA分子に挿入することに成功しました。それ以来、研究者たちは、細菌が拡張されたDNAを保管し、増殖しながら受け継ぐ方法を開発してきました。
研究チームは新たに発表した論文の中で、6文字のDNAコードがRNA分子に転写され、その後、自然には存在しないアミノ酸やタンパク質に翻訳される可能性があると報告している。
この技術は、人工アミノ酸を組み込んだ緑色蛍光タンパク質（GFP）の変異体を製造するための遺伝子指令セットをカスタマイズするために使用されました。大腸菌にこの指令を組み込むように遺伝子操作したところ、細菌は紫外線下で鮮やかな緑色に光るタンパク質を生成しました。これは、細菌が「異質」DNAを利用できることを示唆していました。
「これは、私たちが生活のあり方に対して起こせる最も小さな変化ですが、史上初の試みです」とロメスバーグ氏は語った。
この研究は、生命の分子機構がG、C、A、Tを結合する水素結合以外の結合も利用できることも実証した。X塩基とY塩基は水素結合を避け、他の分子文字と混同されないように設計された。
それは、私たち皆が知っていて愛している地球上の多様性を超えた「奇妙な生命」の探求に影響を及ぼします。
「生命の起源について疑問を抱くのは非常に難しい。なぜ私たちが今の姿なのか、なぜ今の姿であるのか、といった疑問を抱くのも難しい。なぜなら、私たち自身と比較できるものが何もないからだ」とロメスバーグ氏は述べた。「私たちは今、この分野に比較対象を与えた。小さな一歩だが、最初の成功への一歩だ。」
彼と彼の同僚は、X塩基とY塩基を生成するために必要な化学物質は外部から供給されなければならないため、半合成生物は研究室の外では生存も繁殖もできないことを強調した。
ロメスバーグ氏は、XとYを利用したタンパク質治療薬を開発しているバイオテクノロジーベンチャー企業Synthorxの創設者の一人である。
「増加した遺伝情報を保存・取得する半合成生物」と題されたネイチャー誌の論文の著者には、ロメスバーグ氏のほか、ヨーク・チャン氏、ジェロッド・プタシン氏、エミール・フィッシャー氏、ハンス・アーニ氏、カロライナ・カファロ氏、クリスティン・サンホセ氏、アーロン・フェルドマン氏、コート・ターナー氏が含まれている。
