Новый метод позволяет синтезировать все 21 тип тРНК одновременно in vitro

Совместные исследования Токийского университета и Центра биодинамических исследований RIKEN привели к разработке нового метода для одновременного синтеза всей транспортной РНК (тРНК), необходимой для синтеза белка в реконструированной системе трансляции in vitro.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Создание искусственных молекулярных систем, способных к самовоспроизведению (то есть создающих самих себя), требует синтеза самой системы синтеза белка в пробирке с помощью этой же системы. Группе Ичихаси ранее уже удалось впервые в мире добиться устойчивого воспроизводства всех 20 ферментов (аминоацил-тРНК-синтетаз), необходимых для системы синтеза белка.

Однако механизм синтеза белка требует как минимум 21 типа тРНК, что представляло серьёзное техническое препятствие. В данном исследовании был разработан новый метод (метод тРНК-массива) для одновременного синтеза всех 21 типа тРНК внутри системы синтеза белка, лишённой тРНК.

В этом методе все тРНК, соответствующие 20 аминокислотам, закодированы как гены в одной молекуле ДНК (плазмиде). Из неё тРНК транскрибируются коллективно, а затем разделяются на индивидуальные тРНК с помощью рибозима HDV и RNase P. После этого их можно напрямую использовать для трансляции любого желаемого гена.

Это исследование представляет собой значительный шаг к созданию искусственной молекулярной системы со способностью к самовоспроизведению. Добавление в эту систему других необходимых генов в будущем может привести к созданию платформ для производства материалов с более высокой гибкостью дизайна и управляемостью, чем у биологических систем.

Кроме того, ожидается, что этот метод синтеза тРНК значительно упростит модификацию генетического кода, что внесёт вклад в разработку искусственных белков и пептидов, содержащих неканонические аминокислоты.