Church gebruikt L-4,4'-bifenylalanine als extra aminozuur.

Voor het eerst zijn genetisch gemodificeerde organismen gemaakt die synthetische aminozuren nodig hebben om te overleven. In de vrije natuur zijn ze dus kansloos en dat is wel zo’n veilige gedachte, blijkt uit twee publicaties in Nature.

Het idee vaker geopperd maar voor zover bekend was het niet eerder in de praktijk gerealiseerd. Het komt er op neer dat je aan het bestaande palet van 20 verschillende aminozuren, waaruit zowat alle eiwitten op aarde zijn opgebouwd, een extra aminozuur toevoegt dat van nature door geen enkele levensvorm wordt aangemaakt.

Aan dit synthetische aminozuur wijs je één van de 64 drielettercombinaties uit de genetische code toe. In de praktijk neemt men daar meestal een van de drie ‘stopcodons’ voor die het einde van een codefragment aangeven. Het is een ingewikkelde genetische ingreep, maar bij een bacterie is het technisch wel te doen.

Probleem is wel dat bacteriën vaak muteren en tevens onderling heel gemakkelijk DNA-fragmenten uitwisselen. Als het vreemde aminozuur maar op een paar plekken in de code zit, is het er ook zo weer uit... en de rem er af.

In de Nature-publicaties wordt dat op twee manieren aangepakt. De groep van Yale-onderzoeker Farren Isaacs heeft het hergebruikte stopcodon gemonteerd in maar liefst 22 essentiële genen, vespreid over alle uithoeken van het genoom van een E.coli-stam. De kans dat een gemodificeerde bacterie die alle 22 weet te repareren voordat hij uitsterft, lijkt verwaarloosbaar.

In het andere artikel komt Harvard-onderzoeker George Church met een subtielere aanpak. Hij modificeert maar een paar genen, waarbij hij codes uitzoekt voor eiwitten die voor het metabolisme absoluut onvervangbaar zijn. En behalve de code voor dat extra aminozuur brengt hij nog wat andere wijzigingen aan (gebaseerd op computersimulaties) zodat dat ene afwijkende aminozuur voortaan het hele eiwit stabiliseert. Monteert de bacterie er een code voor een ander aminozuur voor in de plaats, dan levert dat een onbruikbaar product op.

Het hele gen vervangen door een analoog uit een andere bacterie helpt ook niet want daar zit de code voor dat extra aminozuur nog in, in zijn oorspronkelijke functie als stopcodon. Church heeft een paar proefjes gedaan en constateert een ‘extraordinary resistance to evolutionary escape’.

Met wat meer complexe gentech-organismen lijkt het plan voorlopig onuitvoerbaar. Maar er is al een eerste stap gezet: de groep van Jef Boeke, die inmiddels ver gevorderd is met een volledig synthetisch gistgenoom, heeft daarin dat ene stopcodon alvast vrijgehouden.

bron: Nature