Все живые организмы на Земле строят белки из одного и того же набора — 20 аминокислот. Исследователи из Колумбийского университета, MIT и Гарварда впервые нарушили это правило: они вырастили кишечную палочку, в которой одной аминокислоты — изолейцина — нет вообще.
Результаты опубликованы в журнале Science.
Изолейцин выбрали не случайно. Он химически очень похож на две другие аминокислоты — лейцин и валин. Значит, его функции можно передать им. Учёные переписали рибосому — молекулярный «завод», который собирает белки, — заменив в ней все 382 блока изолейцина на аналоги.
Чтобы найти подходящие замены среди тысяч вариантов, использовали языковые модели для белков — ИИ-инструменты, обученные предсказывать, как аминокислотные последовательности влияют на структуру и функцию молекул. Из 50 созданных штаммов 18 росли нормально. Когда же 21 переписанный рибосомный белок объединили в одном организме, бактерия выжила — хотя росла медленнее обычной.
Харрис Ван, биолог из Колумбийского университета, назвал полное удаление аминокислоты из рибосомы «почти самой сложной задачей, какую только можно придумать».
Открытие подтверждает старую гипотезу: ранние формы жизни обходились меньшим набором аминокислот, и лишь со временем эволюция расширила «алфавит» до 20. Теперь это не просто теория.
С практической точки зрения бактерии с нестандартной химией сложнее заразить вирусами — те тоже привязаны к стандартным 20 аминокислотам. Это делает их потенциально полезными для защищённого биопроизводства лекарств. Ещё одна идея — организмы для экстремальных условий: на станции в космосе не все аминокислоты будут доступны, и умение обходиться без части из них может стать реальным преимуществом.
