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基因工程的革命：如何將不尋常的氨基酸引入生命體？
近期，科學界對於基因工程的研究深具突破性，特別是在如何將非標準氨基酸引入生命體的領域。隨著科技的進步，科學家們能夠操控生物的遺傳密碼，進而創造全新的生命形態，這不禁讓人思考：這些進展在未來將如何改變我們對生命本質的理解？
擴展的遺傳代碼是一種人工修飾的基因代碼，其中一個或多個特定的密碼被重新分配，以編碼不屬於22種常見自然蛋白質氨基酸中的氨基酸。
擴展遺傳代碼的關鍵要素
擴展遺傳代碼的基本要素包括：所要編碼的非標準氨基酸、一個未使用的密碼、一個可以識別該密碼的轉運RNA（tRNA），以及一個只識別該tRNA和該非標準氨基酸的tRNA氨基酰合成酶。這一領域不僅是合成生物學的研究重點，也是科學探索的重要工具。
根據2019年5月的一項研究，科學家們創造了一種新型合成的生命形式——一種變異型的腸道大腸桿菌（Escherichia coli）。他們將細菌基因組中的64種密碼減少至61種，從而實現了擴展遺傳代碼的可能性。
所有生物的基因代碼基本上是相同的，這使得所有生物都使用相同的「遺傳語言」。
非標準氨基酸的介紹
非標準氨基酸（NSAAs）被引入基因代碼的過程中第一步是選擇所需的氨基酸。至今，已經有超過71種不同的NSAAs被成功引入不同的細胞系，包括大腸桿菌、酵母和哺乳動物細胞。
這些非標準氨基酸通常具有較大的結構，常以苯丙氨酸為核心，其多樣的取代基可賦予新功能。例如，它們可用作螢光報告分子或進行翻譯後修飾等用途。
密碼分配與挑戰
選擇為新氨基酸分配密碼是一個重要步驟。由於基因代碼的布局非隨機，尋找可以自由分配的密碼並不容易。尤其是琥珀碼（UAG）由於其稀有性，成為了一種有吸引力的選擇。
在1990年，Normanly等人首次實現了琥珀代碼的重新分配，這在基因碼擴展中開啟了新的研究方向。
四個基本密碼與其應用
最新的研究顯示，四個基本密碼（四聯密碼）也可以用來編碼非標準氨基酸。這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，進一步拓展了生物系統的功能。
應用與未來展望
擴展的遺傳代碼允許科學家將非標準氨基酸精確地指向特定的蛋白質位置，這樣的高效性讓比傳統的翻譯後修飾方法更具優勢。這種方法可以在活體細胞環境中進行，使施加的化學基團進入蛋白質的精確位置，擴大了對蛋白質結構和功能的研究。
擴展基因代碼的能力不僅是不斷增強我們對生物學的理解，更可能在工業、生醫工程等領域帶來革命性的變化。
隨著基因工程技術不斷演進，如何駕馭這些新興的生物技術將成為我們未來最大的挑戰之一。擴展的遺傳代碼究竟會在生命科學的不同領域引起怎樣的變革？
