Die Umprogrammierung des genetischen Codes: vom Triplett‐ zum Quadruplettcode

Der genetische Code lebender Zellen ist nahezu universell ein Triplettcode. Zelluläre Ribosomen so zu verändern, dass sie auch andere als Triplettcodes ablesen können, stellt eine große Herausforderung dar, da viele ribosomale Mutationen letal sind. In diesem Kurzaufsatz diskutieren wir den Einbau n...

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Published in:Angewandte Chemie 2012-03, Vol.124 (10), p.2334-2344
Main Authors: Wang, Kaihang, Schmied, Wolfgang H., Chin, Jason W.
Format: Article
Language:English
Subjects:
Aminosäuren
Codons
Genexpression
Protein‐Design
Ribosom
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Description
Summary:Der genetische Code lebender Zellen ist nahezu universell ein Triplettcode. Zelluläre Ribosomen so zu verändern, dass sie auch andere als Triplettcodes ablesen können, stellt eine große Herausforderung dar, da viele ribosomale Mutationen letal sind. In diesem Kurzaufsatz diskutieren wir den Einbau nichtnatürlicher Aminosäuren in Proteine durch Ablesen von Quadruplettcodons sowie die Entwicklung eines orthogonalen Translationssystems in der Zelle, das sich eines evolvierten orthogonalen Ribosoms bedient, um durch Ablesen von Quadruplettcodons in effizienter Weise den Einbau nichtnatürlicher Aminosäuren in Proteine zu dirigieren. Durch Verwendung dieses Systems gelang der Einbau von multiplen nichtnatürlichen Aminosäuren, um rekombinante Proteine auf genetischem Wege mit emergenten Eigenschaften auszustatten. Die Ausweitung dieses Ansatzes könnte die kombinatorische Biosynthese von Materialien und Therapeutika möglich machen und darüber hinaus die Erforschung der Frage anspornen, ob sich Lebensformen mit zusätzlichen genetisch codierten Polymeren entwickeln könnten, die Aufgaben erfüllen, die natürliche biologische Systeme nicht ausführen. Auf allen Vieren: In neueren Arbeiten wurden Quadruplett‐Codons genutzt, um nichtnatürliche Aminosäuren zu codieren. Auf diese Weise gelang es, multiple nichtnatürliche Aminosäuren durch orthogonale mRNA‐Translation an einem Quadrupletts decodierenden Ribosom in Proteine einzubauen (siehe Bild; Mutationen am Ribosom sind rot markiert).
ISSN:0044-8249
1521-3757
DOI:10.1002/ange.201105016