[发明专利]基于非天然氨基酸的离子液体、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及基于非天然氨基酸的离子液体、其制备方法及应用，具体提供了一种用于制备含非天然氨基酸蛋白的物质组合，包括：(1)一种或多种氨基酰‑tRNA合成酶，其能够结合突变的tRNA；(2)一种或多种突变的tRNA，所述突变的tRNA反密码子环上突变为终止密码子的互补序列；(3)多种基于非天然氨基酸的离子液体。所述物质组合可用于重组表达含非天然氨基酸目的蛋白。基于非天然氨基酸的离子液体能够提高基因密码子拓展系统对提前终止密码子(PTC)的通读效率、和/或插入非天然氨基酸效率。

技术领域

本发明属于生物制药领域，通过合成新型的非天然氨基酸-胆碱型离子液体，提高了难溶性非天然氨基酸的溶解度、插入效率和在体内的生物利用率，对基因密码子拓展技术的完善和在疾病治疗领域的推广应用具有很大的突破意义。

背景技术

自然界中总共有64个三联体密码子，在一般的生物体中，其中61个密码子编码20种天然氨基酸，而另外三种密码子(UAA,UGA,UAG)不编码任何氨基酸，当核糖体翻译到这些密码子的时候，会有正常的终止因子来终止蛋白质翻译。

2002年，美国Ohio州立大学的Krzycki团队在Science期刊上相继发表两篇研究论文，发现在一些古细菌甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)中，UAG可编码自然界第22种氨基酸—吡咯赖氨酸。该UAG密码子位于甲基转移酶的基因组中，且不是作为终止信号而是被核糖体通读。该研究为之后基因密码子拓展技术的研究奠定了基础。以Peter Schultz为先驱的科学家们，尝试将自然界古细菌中的氨酰tRNA合成酶/tRNA对转导入细菌E.coli中，发现其在细菌中也可正常编码吡咯赖氨酸而不编码其他种类的氨基酸，也不影响其他的氨基酸的正常编码，说明该氨酰tRNA合成酶与tRNA是一组正交对。随后又尝试将该正交体系拓展到酵母、哺乳动物细胞中，发现其均可在真核生物体内利用UAG密码子编码吡咯赖氨酸。基于此，该正交体系被验证可成功拓展到古细菌之外的其他生物体中，且可正常发挥编码UAG密码子的功能。这相当于该正交对将本来不编码氨基酸的UAG终止密码子变成了可以编码正交的非天然氨基酸的有义密码子，生物体内的有义基因密码子从61个拓展到62个，人们可利用该正交对在基因水平上进行人为设计从而改造蛋白质。因此，该方法也被称为基因密码子拓展技术。

近十年来，该技术的研究迅速发展，科学家在古菌中也发现了其他种类类似的氨酰tRNA合成酶/tRNA正交对。目前，已发现的新的正交翻译系统多达15种。基于不同体系的非天然氨基酸系统，包括酪氨酸体系，吡咯赖氨酸体系，苯丙氨酸体系，大大丰富了非天然氨基酸结构的选择；而越来越多的物种，包括大肠杆菌，哺乳动物细胞，酵母，昆虫细胞等，都可以进行非天然氨基酸的插入，也为这套技术的广泛应用奠定了基础；在插入方法上，从最早的琥珀终止密码子，到其他终止密码子，四联体密码子，稀有密码子，甚至优化的特殊核糖体等，为插入方法提供了更多的选择。基因密码子拓展技术在蛋白质功能调控、疾病治疗、生物防控等领域有重要的应用。