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基因工程的革命：如何将不寻常的氨基酸引入生命体？
近期，科学界对于基因工程的研究深具突破性，特别是在如何将非标准氨基酸引入生命体的领域。随着科技的进步，科学家们能够操控生物的遗传密码，进而创造全新的生命形态，这不禁让人思考：这些进展在未来将如何改变我们对生命本质的理解？
扩展的遗传代码是一种人工修饰的基因代码，其中一个或多个特定的密码被重新分配，以编码不属于22种常见自然蛋白质氨基酸中的氨基酸。
扩展遗传代码的关键要素
扩展遗传代码的基本要素包括：所要编码的非标准氨基酸、一个未使用的密码、一个可以识别该密码的转运RNA（tRNA），以及一个只识别该tRNA和该非标准氨基酸的tRNA氨基酰合成酶。这一领域不仅是合成生物学的研究重点，也是科学探索的重要工具。
根据2019年5月的一项研究，科学家们创造了一种新型合成的生命形式——一种变异型的肠道大肠杆菌（Escherichia coli）。他们将细菌基因组中的64种密码减少至61种，从而实现了扩展遗传代码的可能性。
所有生物的基因代码基本上是相同的，这使得所有生物都使用相同的「遗传语言」。
非标准氨基酸的介绍
非标准氨基酸（NSAAs）被引入基因代码的过程中第一步是选择所需的氨基酸。至今，已经有超过71种不同的NSAAs被成功引入不同的细胞系，包括大肠杆菌、酵母和哺乳动物细胞。
这些非标准氨基酸通常具有较大的结构，常以苯丙氨酸为核心，其多样的取代基可赋予新功能。例如，它们可用作萤光报告分子或进行翻译后修饰等用途。
密码分配与挑战
选择为新氨基酸分配密码是一个重要步骤。由于基因代码的布局非随机，寻找可以自由分配的密码并不容易。尤其是琥珀码（UAG）由于其稀有性，成为了一种有吸引力的选择。
在1990年，Normanly等人首次实现了琥珀代码的重新分配，这在基因码扩展中开启了新的研究方向。
四个基本密码与其应用
最新的研究显示，四个基本密码（四联密码）也可以用来编码非标准氨基酸。这对扩展遗传代码具有潜在的深远意义，因为能够用全新的编码方式引入全新的氨基酸，进一步拓展了生物系统的功能。
应用与未来展望
扩展的遗传代码允许科学家将非标准氨基酸精确地指向特定的蛋白质位置，这样的高效性让比传统的翻译后修饰方法更具优势。这种方法可以在活体细胞环境中进行，使施加的化学基团进入蛋白质的精确位置，扩大了对蛋白质结构和功能的研究。
扩展基因代码的能力不仅是不断增强我们对生物学的理解，更可能在工业、生医工程等领域带来革命性的变化。
随着基因工程技术不断演进，如何驾驭这些新兴的生物技术将成为我们未来最大的挑战之一。扩展的遗传代码究竟会在生命科学的不同领域引起怎样的变革？
