研究者が遺伝暗号をアミノ酸20種から19種へ削減を試みる
コロンビア大学とハーバード大学の研究チームは、生命の共通祖先に由来する遺伝暗号の進化仮説を検証するため、20 種類のアミノ酸からイソロイシンを除去した人工的なリボソームの構築に初めて成功しました。
キーポイント
遺伝コードの進化仮説の検証
生命の共通祖先がより少ないアミノ数で生命活動を営んでいたという仮説を検証するため、20 種類から 1 つを削除する実験が行われました。
イソロイシン除去のリボソーム設計
研究者らは、通常必須とされるアミノ酸であるイソロイシンを使用せずに機能するリボソームの一部を人工的に設計・構築することに成功しました。
標準的な遺伝コードの普遍性への挑戦
地球上の生命がほぼ例外なく同じ 20 アミノ酸と 3 ベースのコードを使用しているという事実に対し、その必然性を揺さぶる実験的アプローチです。
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影響分析
この研究は、生命の基礎である遺伝暗号が「なぜ 20 なのか」という根本的な問いに対し、実験的にアプローチした画期的な成果です。単なる理論検証にとどまらず、アミノ酸数を減らすことで生命システムの再構築が可能であることを示した点は、合成生物学や人工生命研究におけるパラダイムシフトの兆候と言えます。今後は、より少ないリソースで機能する生命体の設計や、自然界に存在しない化学反応を担う新しい生物工学プラットフォームの開発へと応用が期待されます。
編集コメント
「AI」という言葉は登場しませんが、生命の設計図を再構築するという点で、バイオ分野における最も重要な「アルゴリズム」改変の一つと言えます。
遺伝暗号は生命の中心です。わずかな変異を除き、すべての生命は同じ 3 つの DNA ベースのセットを用いて、同じ 20 アミノ酸を符号化しています。この規則に対する重大な例外は見つかっておらず、研究者たちはこの暗号が地球上のすべての生命の最後の共通祖先にまで遡ると結論付けています。しかし、その遺伝暗号がいかにして最初に進化してきたかについては、多くの根拠に基づいた推測が行われてきました。
仮説の多くは、より初期の生命形態には部分的な遺伝暗号があり、20 個未満のアミノ酸しか使用していなかったと示唆しています。これらの仮説を検証するため、コロンビア大学とハーバード大学のチームは、現在使用されている 20 個のうち 1 つを排除できるかどうかを試みることにしました。そして最初の試みとして、彼らはリボソームの一部を設計し、通常不可欠なアミノ酸であるイソロイシンを使用せずに機能するようにしました。
暗号の変更
まず、なぜそのようなことをするのでしょうか？この分野での多くの研究は、20 個を超えるアミノ酸を用いて興味深い化学反応を可能にするなど、有用な形で遺伝暗号を変更することに焦点を当ててきました。
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原文を表示
The genetic code is central to life. With minor variations, everything uses the same sets of three DNA bases to encode the same 20 amino acids. We have discovered no major exceptions to this, leading researchers to conclude that this code probably dated back to the last common ancestor of all life on Earth. But there has been a lot of informed speculation about how that genetic code initially evolved.
Most hypotheses suggest that earlier forms of life had partial genetic codes and used fewer than 20 amino acids. To test these hypotheses, a team from Columbia and Harvard decided to see if they could get rid of one of the 20 currently in use. And, as a first attempt, they engineered a portion of the ribosome that worked without using an otherwise essential amino acid: isoleucine.
Changing the code
First off, why would you do this? Most work in the field has focused on altering the genetic code in ways that are useful, such as using more than 20 amino acids to enable interesting chemistry.
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