對病毒感染免疫的細菌的新發現，德國MB助力科研

生物實驗需要實驗環境潔凈、無雜菌污染，定期維護實驗環境的衛生尤為重要。

遺傳密碼允許生物通過水平基因轉移(HGT)實現功能的交換，并使重組基因在異源宿主中表達。與此同時，由于共同的翻譯邏輯，一些例抗生素、除草劑和殺蟲劑抗性基因也隨之傳播，也使得病毒致病成為可能。

利用遺傳密碼的共同性質，重組DNA技術提高了量產小分子、多肽、生物制劑和酶的能力;然而，生產細胞培養仍然容易受到病毒污染。細胞培養中的病毒污染仍然是一個具有嚴重后果的真實風險:在過去的40年里，在工業界記錄了數十起病毒污染病例。

HGT還通過把轉基因生物工程遺傳信息傳播到自然生態系統中，威脅了轉基因生物的安全使用。盡管病毒感染和HGT的影響以及轉基因生物和重組DNA日益增長的經濟和社會作用，到目前為止，仍然沒有任何技術可以防止病毒感染和轉基因生物系統中工程基因信息的逃逸。

人們普遍認為，基因組重新編碼的生物，其基因組已被系統地重新設計以授予另一種遺傳密碼，將通過阻礙水平轉移遺傳物質的翻譯(包括對病毒感染和HGT的抗性)，實現從自然生態系統中提供遺傳隔離。事實上，從大腸桿菌中全基因組去除TAG終止密碼子和釋放因子1 (RF1)，取消了細胞在TAG終止密碼子上終止翻譯的能力，提供了對噬菌體的一部分的抗性。

研究人員用合成的編碼基因組創建了一株大腸桿菌Syn61?3，其中兩個絲氨酸密碼子TCG和TCA(一起是TCR)的所有注釋實例以及TAG停止密碼子都被同義詞替代，并刪除了相應的絲氨酸tRNA基因(serU和serT)和RF1 (prfA) 。雖然Syn61的壓縮遺傳密碼?3提供了對5種病毒的抗性，但它不能防止其工程遺傳信息的泄漏。

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然而，盡管壓縮遺傳密碼可能具有廣泛的病毒和基因轉移耐藥性，而且這些生物具有廣泛的工業適用性，但自然遺傳物質如何能夠打破基于遺傳密碼的耐藥性仍然沒有答案。許多病毒和可移動遺傳元件編碼翻譯裝置的部分，從單個tRNA基因和釋放因子到僅缺乏核糖體基因。這些基因允許移動遺傳元件減少對宿主翻譯過程的依賴。

因此，由基因組編碼生物的壓縮遺傳密碼所造成的選擇壓力可能促進病毒和能夠跨越基于遺傳密碼的障礙的移動遺傳元件的快速進化。

近日，研究表明水平轉移的tRNA基因可以很容易地替代細胞tRNA，從而廢除基于遺傳密碼的病毒感染和HGT抗性。研究人員提供了一個抗病毒、含生物的細菌宿主的例子，它可以阻止HGT的傳入和流出，這為從任何生物體中設計多病毒抗性細胞系以及通過消除HGT在自然環境中安全使用轉基因生物鋪平了道路。

相關研究發表在《Nature》上，文章標題為：“A swapped genetic code prevents viral infections and gene transfer”。

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