Разработан метод одновременного синтеза всех 21 типа транспортной РНК

21 тип тРНК синтезируется с помощью транскрипции и процессинга и используется для трансляции целевых белков. Автор: Высшая школа искусств и наук, Колледж искусств и наук, Токийский университет

Совместные исследования Токийского университета и Центра динамических исследований биосистем RIKEN привели к разработке нового метода одновременного синтеза всей транспортной РНК (тРНК), необходимой для синтеза белка в реконструированной системе трансляции in vitro.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

В настоящее время человечество зависит от живых организмов (бактерий, дрожжей, растений и животных) для производства фармацевтических препаратов и продуктов питания. Однако живые организмы подвержены влиянию изменений окружающей среды, улучшение пород требует времени, а достижение точного контроля затруднено. Если бы мы могли создать искусственные системы, обладающие способностью к самовоспроизведению, как живые организмы, мы могли бы реализовать стабильные производственные системы, которые точно спроектированы и управляемы, как промышленные продукты, и не подвержены влиянию факторов окружающей среды.

Разработка самовоспроизводящихся искусственных молекулярных систем, то есть систем, которые создают сами себя, требует синтеза самой системы синтеза белка в пробирке с использованием этой же системы. Ичихаси и его исследовательская группа уже достигли мирового первенства в устойчивом воспроизводстве всех 20 ферментов (аминоацил-тРНК-синтетаз), необходимых для системы синтеза белка.

Однако механизм синтеза белка требует как минимум 21 типа тРНК, что представляет собой значительное техническое препятствие. Поэтому в данном исследовании они разработали новый метод (метод тРНК-массива) для одновременного синтеза всех 21 типа тРНК в системе синтеза белка, лишённой тРНК.

В этом методе все тРНК, соответствующие 20 аминокислотам, кодируются как гены в одной молекуле ДНК (плазмиде). Из этого тРНК транскрибируются коллективно, а затем разделяются на отдельные тРНК с помощью HDV рибозима и RNase P. Затем их можно использовать непосредственно для трансляции любого желаемого гена.

Это исследование представляет собой значительный шаг на пути к реализации искусственной молекулярной системы со способностью к самовоспроизведению. Добавляя в эту систему дополнительные необходимые гены, ожидается, что это приведёт к разработке платформ для производства материалов с более высокой гибкостью проектирования и управляемостью, чем у биологических систем в будущем.

Кроме того, ожидается, что этот метод синтеза тРНК значительно упростит модификацию генетического кода, способствуя разработке искусственных белков и пептидов, содержащих неестественные аминокислоты.

Больше информации: Ryota Miyachi et al, Simultaneous in vitro expression of minimal 21 transfer RNAs by tRNA array method, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62588-y

Источник: University of Tokyo

Транспортная РНК (тРНК) играет ключевую роль в синтезе белка, доставляя аминокислоты к рибосомам. Каждый тип тРНК соответствует определённой аминокислоте. Разработка методов эффективного синтеза тРНК важна не только для фундаментальных исследований, но и для синтетической биологии и создания искусственных клеточных систем.