כדי להתגבר על האתגר המובנה של התערבות סיום תרגום שנגרמה כתוצאה מתכנות מחדש של קודון של קודון בתאי יונקים, חוקרים מאוניברסיטת פקין בהובלת חן פנג מהמכללה לכימיה והנדסה מולקולרית ו- Yi Chengqi מבית הספר למדעי החיים פיתחו אסטרטגיית הרחבת קודון חדשני המאפשרת חומצות טבעיות של NCAAS (NICAIS, ללא הפרעה. גישה חדשנית זו מנצלת את קודוני ה- RNA שהשתנו לאחר התמלול, המובילים מכל 64 הקודונים הגנטיים הסטנדרטיים תוך תמלילים ממוקדים כדי לקודד NCAAs במערכות יונקים. עבודה זו קובעת פלטפורמה רב -תכליתית להרחבת הקוד הגנטי בתאי יונקים, מה שסלל את הדרך להנדסת חלבונים מתקדמים ומחקרים פונקציונליים במערכות ביולוגיות מורכבות. ממצאים אלה פורסמו ב טֶבַע ב- 25 ביוני 2025, תחת הכותרת "הרחבת קודון RNA באמצעות עריכה ופענוח פסאודורידין הניתנים לתכנות."
למה זה משנה:
שילוב ספציפי לאתר של חומצות אמינו שאינן קנוניות (NCAAS) מספק הזדמנויות חדשות להתאים פונקציות חלבון עם כימיות בהתאמה אישית. אסטרטגיות הרחבת קוד גנטי מסורתיות (GCE) משיגות שילוב NCAA על ידי הקצאת קודונים של עצירה כקודונים "ריקים", שאינם אורתוגונליים לחלוטין לסיום תרגום אנדוגני, מה שמגביל את דיוקו ואת היקפו בהקשרים התאיים. שיטת RCE זו משתמשת בקודונים שהוקצו ביו-אורתוגונלית שהוקצתה על ידי Pseudouridine (ψcodons: ψga, ψaa או ψAg) בתמלילי mRNA ייעודיים לשילוב NCAA בתאי יונקים. פלטפורמת RCE משלבת מדריך לתכנות RNA, TRNA מפענח מהונדס וסינתזת Aminacyl-TRNA ספציפית כדי להשיג פענוח סלקטיבי ביותר של ψcodons. התקדמות זו קובעת אסטרטגיה חזקה המעסיקה Pseudouridine כ"מכתב "שלאחר התמלול, ויוצר קודוני RNA חדשים להנדסת חלבונים ממוקדת והרחבת הקוד הגנטי במערכות אוקריוטיות.
מֵתוֹדוֹלוֹגִיָה:
במחקר, החוקרים הקימו פלטפורמת הרחבת קודון RNA (RCE) להקצאת קודוני RNA של Pseudouridine (ψ), כקודוני RNA (ψcodons: ψga, ψaa, ψAg) כקודונים חדשים "ריקים" עבור חומצה אמינו לא-קאנונית (NCAA) בתאי יונקים, עצמאי של קודגון. מערכת RCE מורכבת משלושה רכיבים חיוניים: מדריך לתכנות RNA להתקנת ψcodon ממוקדת, מפענח מהונדס ספציפי TRNA ((ψGA) -trnapyl, (ψaa) -טרנאפיל, או (ψAG) -trnapyl) לצורך זיהוי ψcodon, ול- Decindyle-trna-trnathing. כל מפענח TRNA הדגים העדפה חזקה ל ψcodon המקביל שלו על קודונים ילידים, מה שמבטיח אורתוגונליות בתוך התרגום של היונקים.
ניתוחים של ריבוזומים וניתוחים פרוטאומיים חשפו כי RCE (ψGA) משיג ספציפיות גבוהה לשילוב NCAA, תוך שמירה על קודון ה- UGA האנדוגני, המהווה כ 52% מקודוני העצירה בגנום האנושי. יתר על כן, שלושת זוגות ה- ψcodon-koder-koder הוכחו כאורתוגונאליים הדדית, מה שמאפשר שילוב ספציפי לאתר של NCAAs מרובים עם שרשראות צד שונות לחלבונים של יונקים. חשוב לציין כי פלטפורמת RCE הייתה תואמת גם למערכות GCE קונבנציונאליות, מה שמאפשר שילוב NCAA כפול בתוך תאים בודדים.
ממצאי מפתח:
– מערכת RCE מאפשרת קידוד ופענוח לתכנות של קודוני RNA שהשתנו, להשגת ספציפיות גבוהה לתרגום גבוה לשילוב NCAA ומזעור הפרעה לסיום תרגום אנדוגני.
– כל זוג ψcodon -kים- Soderer tRNA פועל אורתוגונלית, ומאפשר שילוב מדויק של NCAAs מרובים ומגוונים כימיים בחלבונים המעניינים בתאי יונקים.
– מתודולוגיה זו מציעה הזדמנויות חדשות לחקירה מדויקת ומודולציה של תפקוד החלבון, התומכת הן במחקר בסיסי והן ליישומים טיפוליים פוטנציאליים.
מחקר זה קובע את RCE כפלטפורמה חזקה ומגוונת להרחבת קוד גנטי לתכנות במערכות אוקריוטיות, ומאפשרת שינוי מדויק של חלבון ספציפי לאתר ומחקרים פונקציונליים בהגדרות ביולוגיות מורכבות.
