De codoncirkel te lezen van binnen naar buiten. Aan de rand is te lezen waarvoor het codon codeert. Er zijn drie stopcodons (zwarte stippen) die bij micro-organismen wel kunnen coderen voor een afwijkend aminozuur
Normaal coderen drie opeenvolgende basen (onderdeel van de DNA-bouwstenen), het zogeheten codon, voor een van de twintig aminozuren waaruit de natuurlijke eiwitten bestaan. Synthetisch biologen zijn al langer om aan die genetische code die in de natuur geldt te knutselen. Met een codon van vier basen kun je een cel andere eiwitten laten aanmaken die ons, is de mens, misschien van dienst kunnen zijn als geneesmiddelen e.d.
Synbiologie is er op gericht om nieuwe levensvormen te maken die ons van nut kunnen zijn. Deels is dat bedoeld om erachter te komen hoe de evolutie werkt, maar een veel plattere reden is dat die nieuwe levensvormen ons iets kunnen brengen.
Cellen zijn vaak veel betere ‘scheikundigen’ dan mensen. Waar menselijke scheikundigen grote problemen hebben om bepaalde de stoffen te maken, doen cellen dat haast achteloos en in ieder geval moeiteloos.
Dat komt van pas, want het lijkt er op dat steeds meer geneesmiddelen gebaseerd zijn op eiwitten en dat zijn juist de stoffen die in levende organisme de boel aan de gang houden. Met een uitbreiding van de genetische code zou je dat arsenaal aanzienlijk kunnen uitbreiden.
Ahmed Badran en collega’s van het Scripps-instituut hebben die ontwikkeling een zet gegeven door de codon viervoudig te maken. Althans ze hebben daar een begin mee gemaakt. Een codon bestaand uit drie basen kan coderen voor 64 aminozuren (het leven gebruikt er maar twintig). Een viervoudig codon kan coderen voor 256 aminozuren.
Dat kun je natuurlijk wel bedenken, maar hoe realiseer je dat? De translatie, de omzetting van de genetische code in de aanmaak van een eiwit, is een ingewikkeld proces waarbij de diverse onderdelen soepeltjes met elkaar dienen samen te werken. Dat systeem is het product van een evolutie van miljoenen jaren en heeft een accuraat en efficiënt resultaat opgeleverd. In de het recente verleden is daar al wel aan gesleuteld.
Gerichte evolutie
Badran en de zijn gebruikten een techniek die gerichte evolutie wordt genoemd. Daarmee ontwikkelden ze een aantal zogeheten transfer-RNA’s die in principe in staat zijn in een systeem met zo’n viervoudig codon te opereren. Die tRNA’s vervullen een belangrijke functie in de aanmaak van eiwitten. Ze konden daarmee zes identieke viervoudige codons achter elkaar ‘vertalen’ (transleren), maar ook verschillende 4-codons. Ze deden dat met een nauwkeurigheid die dicht in de buurt van de gewenste lag (nog niet helemaal perfect, concludeer ik dan).
Badran benadrukt dat de ontwikkeling nog heel erg in de kinderschoenen staat, maar dat die een grote belofte inhoudt voor het maken van eiwitten die opgebouwd zijn uit (ook) andere aminozuren dan de twintig natuurlijke (essentiële) aminozuren. “Je kunt theoretische een basevolgorde maken die in een levende cel kan worden omgezet in een eiwit dat veranderingen bevat die anders moeilijk of niet te verwezenlijken zouden zijn.”
Bron: Science Daily