Bacteriën kunnen veel meer verschillende aminozuren verwerken dan ze nu doen. Dat opent ongekende mogelijkheden voor de fabricage van ‘onnatuurlijke’ eiwitten,schrijft Harvard-onderzoeker George Church deze week in Science.

Zijn verhaal, uitgesmeerd over twee artikelen, is gebaseerd op de wetenschap dat er 64 ‘codons’ oftewel combinaties van 3 letters mogelijk zijn. Er zijn echter slechts 22 natuurlijke genetische codes: start kopiëren, stop kopiëren en 20 aminozuren. Verschillende codons betekenen dus vaak hetzelfde, al zit er vaak wel verschil in het tempo waarmee ze worden afgelezen.

Church heeft nu onderzocht in hoeverre je alle exemplaren van een bepaald codon in het genoom van E.coli kunt vervangen door een ander codon met dezelfde betekenis. In principe moet het genoom dan nog steeds coderen voor precies dezelfde eiwitten. Maar de code die je hebt vervangen, is niet meer in gebruik en kan in principe worden toegewezen aan iets heel anders. Bijvoorbeeld een niet-natuurlijk aminozuur.

In eerste instantie probeerde Church het samen met Yale-onderzoeker Farren Isaacs uit met het stopcodon UAG. In het genoom van E.coli is dit het zeldzaamste codon: het komt slechts 321 keer voor. De onderzoekers vervingen die allemaal door UAA, eveneens een stopcodon.

Het resulterende ‘genomically recoded organism’ (GRO, onthoud die afkorting) bleek inderdaad redelijk normaal te functioneren. En het bleek ook mogelijk om deze bacterie verder te modificeren zodat hij groen fluorescerend eiwit ging aanmaken met een paar ‘vreemde’ aminozuren er in, waaraan de code UAG was toegewezen.

In zijn tweede stuk in Science beschrijft Church een poging om te kijken hoe ver je hiermee kunt gaan. Dit keer verving hij 13 verschillende codons in 42 genen die voor E.coli essentieel zijn. Als je dat doet loop je wel tegen allerlei restricties aan en krijg je bacteriestammen die duidelijk minder gezond zijn. Maar het goede nieuws is dat, technisch gesproken, de vervanging voor de volle 100 procent bleek te lukken.

De conclusie kan alleen maar luiden dat je, met de nodige handigheid, veel meer kunt sleutelen aan zo’n genoom dan tot nu toe voor mogelijk werd gehouden. Church denkt zulke trucs bijvoorbeeld te gebruiken om bacteriën uit de industriële biotechnologie een extra afweer tegen virussen mee te geven.

Maar hij denkt ook aan technieken die voorkómen dat een gemodificeerd organisme uit het lab kan ontsnappen. Bijvoorbeeld omdat het genoom te ver afwijkt van dat van collega’s in de vrije natuur, of omdat het afhankelijk is van aminozuren die het in die natuur nooit gaat vinden.

bron: Science, Harvard, Yale