美國哈佛大學團隊近日開發出一種名為AGENTEX的新工具，通過改造轉運RNA（tRNA），將蛋白質設計所使用的“氨基酸字母表”從天然的20種擴展至34種。該工具不用改造生物體基因組，甚至不用活細胞，即可在試管中構建新型蛋白質，為快速設計和制造自然界不存在的蛋白質提供了新路徑，有望推動藥物、材料等領域研發。相關研究發表於最新一期《自然》雜志。

自然界中的生命主要利用20種氨基酸合成蛋白質。由於編碼氨基酸的密碼子存在冗余，科學家一直希望重新分配部分密碼子的功能，從而制造具有新性質的蛋白質。過去，這一過程通常需要對生物體基因組進行重新編碼，不僅耗時，也可能干擾細胞正常功能。

AGENTEX通過在細胞外重構蛋白質合成過程，繞開了這些限制。團隊首先利用該工具設計和制造tRNA，並為其指定天然或人工設計的氨基酸﹔隨后篩選性能較好的tRNA，再設計與之匹配的工程化核糖體。將這些組分加入不含完整細胞、但保留蛋白質合成功能的裂解液后，便能夠合成具有新型氨基酸組成的蛋白質。

此次發現tRNA末端區域的可塑性高於此前認識，這為構建獨立於天然蛋白質合成系統的人工遺傳密碼提供了基礎。

AGENTEX能夠自動完成tRNA設計、篩選和核糖體匹配等環節，並可借助開源機器人平台實現自動化操作。該技術未來有望用於新型藥物、材料和食品等領域研發，也可用於研究與疾病相關的tRNA突變。（記者張佳欣）