[发明专利]巨型病毒或巨型噬菌体来源氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法及正交体系

说明书

本发明涉及巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法以及正交体系。该构建方法包括：对现有巨型病毒及巨型噬菌体的基因组进行分析并选择一组候选氨酰tRNA合成酶；搜寻原核细胞内候选配对tRNA，或者搜寻真核细胞内候选配对tRNA；在预设原核宿主中将候选氨酰tRNA合成酶与原核细胞内候选配对tRNA分别配对检测正交性，获得原核正交体系；或者，在预设真核宿主中将候选氨酰tRNA合成酶与真核细胞内候选配对tRNA分别配对检测正交性，获得真核正交体系。本发明构建方法能构建获得巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系，可作为引入非天然氨基酸的工具。

技术领域

本发明涉及一种巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法，以及由其构建获得的正交体系，该正交体系可用于向目标蛋白中引入非天然氨基酸，属于生物化学技术领域。

背景技术

随着基因密码的扩展，许多非天然氨基酸(ncAAs)可通过利用氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系(以下简称为aa-RS对或aaRS/tRNA对，其中aa可以是某个具体的氨基酸)被引入到目标蛋白质中。在过去20年中，人们发现的aaRS/tRNA对数量有限。原核翻译系统中使用的正交对是来自古细菌的Glu-RS对、Leu-RS对、Lys-RS对、Pyl-RS对、Sep-RS对、Tyr-RS对、His-RS对、Arg-RS和Gln-RS对，以及来自酵母的Asp-RS对、Gln-RS对、Phe-RS对、Trp-RS对；在大肠杆菌中使用最多的是古生菌詹氏甲烷球菌的Tyr-RS/tRNA^Tyr对和Mazei产甲烷杆菌的Pyl-RS/tRNA^pyl对；在真核翻译系统中使用的正交对是来自古生菌的Pyl-RS对和细菌的Leu-RS对、Gln-RS对、Tyr-RS对、Trp-RS对；在哺乳动物细胞中使用最多的是来自M.maze/M.bark的Tyr-RS(E.coli)/tRNA^Tyr和Pyl-RS/tRNA^Pyl对。

因为在物种差异方面，古细菌和真核生物的aaRS和tRNA具有一定的相似性，且在原核生物中具有很强的正交性。原核生物的aaRS和tRNA则在真核生物中是正交的。目前发现的aaRS/tRNA对来源均为古生、原核生物和真核生物。因此从非古生物、非原核生物和非真核生物中发现新的tRNA合成酶/tRNA正交体系的新方法是一个很大的挑战。

病毒是一种体积小、细胞结构不完整、核酸类型单一的非细胞微生物，必须寄生在活的细菌或细胞中进行复制。它使用宿主的全套翻译系统(包括aaRS、tRNA和核糖体翻译机器)来产生蛋白质。在很长一段时间里，人们一直认为病毒不含aaRS，直到2003年发现巨型病毒Mimivirus；基因组测序数据显示，有4个aaRS基因残留在Mimivirus中。迄今为止已分离出100多株巨型病毒，且通过基因组序列测定从中发现了许多aaRS。巨型噬菌体则于1975年因发现巨大芽孢杆菌噬菌体G而被首次发现，其基因组中未发现aaRS；之后，在2017年分离发表了93个巨型噬菌体，2020年又有351个新的巨型噬菌体基因组被测序，发现其中一些具有部分的aaRS。这类巨型病毒及巨型噬菌体的来源仍在研究探讨中，目前系统发育和比较基因组学分析表明，它们与超界古生菌、细菌和真核生物一起代表着各自不同的超群，并且，巨型噬菌体与细菌和古细菌的关系相对更为密切，而巨型病毒与真核生物的进化关系更为密切。不幸的是，在巨型病毒及巨型噬菌体的进化过程中，相应的tRNA总是缺失，亟待研发出巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法，并构建获得相应的正交体系，可以为大量引入不同结构的非天然氨基酸提供工具。

发明内容

本发明的目的在于：根据发明人最新的研究成果，提出一种巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法，并提出由该方法获得的正交体系。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种巨型病毒或巨型噬菌体来源的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交体系构建方法，其特征是，包括以下步骤：