Forskare krymper den genetiska koden för E. coli att bara innehålla 57 av dess vanliga 64 kodoner.

1 augusti 2025 rapport av Krystal Kasal, Phys.org medarbetande skribent redigerad av Gaby Clark, granskad av Robert Egan vetenskaplig redaktör associate editor Denna artikel har granskats enligt Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har framhävt följande egenskaper medan de säkerställt innehållets trovärdighet: faktagranskad peer-reviewed publicering betrott källa korrekturläst DNA:n från nästan allt liv på jorden innehåller många redundanser, och forskare har länge undrat om dessa redundanser tjänade ett syfte eller om de bara var rester från evolutionära processer. Både DNA och RNA innehåller kodoner, som är sekvenser av tre nukleotider som antingen ger information om hur man bildar ett protein med en specifik aminosyra eller talar om för cellen att stoppa (en stoppsignal) under proteinsyntesen. Sammanlagt finns det 64 möjliga kodonkombinationer och dessa kombinationer är nästan universella för allt liv på jorden. Men vissa kodoner är redundanta. Det finns endast 20 aminosyror tillgängliga för en cell att arbeta med, och 61 av de 64 kodonerna finns tillgängliga för proteinsyntes, medan 3 används som stoppsignaler. Detta skapar en hel del redundans i kodoner. Vissa studier antyder att dessa redundanser kan hjälpa till att förhindra mutationer i DNA, men att minska det genetiska koden hos vissa organismer genom att ta bort onödiga delar kan också vara fördelaktigt. År 2019 minskade en grupp forskare genomet av E. coli till 61 kodoner från 64 genom att göra 18 214 förändringar. De kallade den resulterande versionen Syn61 och denna virusresistenta version används för att skapa mer pålitliga läkemedel och för tillverkning av nya material. Nu har en annan grupp forskare, varav några arbetade med Syn61, lyckats ytterligare minska E. colis genetiska kod till 57 kodoner, vilket resulterade i Syn57. De publicerade nyligen sitt arbete i tidskriften Science. Denna ytterligare minskning var en massiv ansträngning att ta på sig. Teamet gjorde över 101 000 kodonförändringar genom att dela upp genomet i 38 sektioner och noggrant byta ut redundanta kodoner mot synonymer – de som utför samma funktion. Varje gång en byte gjordes, var forskarna tvungna att avgöra om bytet skulle vara skadligt för bakteriernas livskraft innan de gick vidare. De förklarar: "Att kartlägga och fixa vid varje steg i syntesen var ofta avgörande för att möjliggöra nästa steg i syntesen. Dessa experiment ger en paradigm för att integrera 'just in time'-felkartläggning och fixering av inledande designer i syntetiska scheman, så att lokala fel identifieras och fixas tidigt i syntesen och längre räckvidd, potentiellt epistatisk eller syntetiskt dödliga, fel identifieras och fixas när de uppstår i samlingsprocessen." Till slut lyckades teamet framgångsrikt förkorta den genetiska koden till 57 kodoner genom att ersätta sex sense-kodoner och en stoppkodon med synonymer. De resulterande bakterierna som gjordes med den nya koden var verkligen en levande organism, men forskarna fann att de växte ungefär fyra gånger långsammare än föräldrastammen – ett problem de hoppas kunna lösa efterhand. Men den nya stammen visar en distinkt genuttrycksprofil, vilket tyder på bred fysiologisk anpassning. Några möjliga tillämpningar av denna nya stam inkluderar virusresistenta organismer för bioteknik och industri, samt syntes av proteiner och polymerer med nya egenskaper. Övergripande sett är forskarna optimistiska om potentialen för denna nya stam. Deras arbete väcker också frågor om det finns begränsningar för att minska antalet kodoner eller skapa organismer med helt nya biokemier. Studieförfattarna säger: "Detta arbete exemplifierar hur genomsyntes kan flytta organismernas genomsekvenser till nya regioner av sekvensutrymme som kanske inte hade nåtts av naturligt liv." Skrivet för dig av vår författare Krystal Kasal, redigerad av Gaby Clark, och faktagranskad och granskad av Robert Egan - den här artikeln är resultatet av noggrant mänskligt arbete. Vi förlitar oss på läsare som dig för att hålla oberoende vetenskapsjournalistik vid liv. Om den här rapporteringen är viktig för dig, överväg att göra en donation (särskilt månatligt). Du kommer att få ett ad-fritt konto som tack. Mer information: Wesley E. Robertson et al, Escherichia coli with a 57-codon genetic code, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4368 Tidskriftsinformation: Science © 2025 Science X Network