合成生物学家试图创造具有自然界中所没有的形式和功能的新生命。尽管科学家们离制造出完全人工的生命形式还有很长的路要走，但他们已经制造出了半合成的生物体，它们拥有扩展的遗传密码，使它们能够制造出以前从未见过的蛋白质。在一项近日发表在《JACS》上的研究中，研究人员已经优化了一种半合成细菌，可以有效地生产含有非天然氨基酸的蛋白质。

地球上所有的自然生命形式都使用一个由核苷酸脱氧腺苷(dA)、脱氧鸟苷(dG)、脱氧胞苷(dC)和脱氧胸腺嘧啶(dT)组成的四个字母的遗传密码来存储信息。在DNA双螺旋中，dA与dT成对，dG与dC形成DNA阶梯的"梯级"。最近，研究人员制造出了可以相互结合的合成核苷酸。当他们把这些非天然的核苷酸放入基因中，细菌就可以复制DNA，将序列转化为RNA，然后再转化为含有非常规氨基酸的蛋白质。然而，细菌往往不能像自然序列那样有效地利用这些合成序列。因此，Lingjun Li、Floyd Romesberg等人希望通过优化非天然碱基对来提高蛋白质产量。

研究人员在大肠杆菌中测试了不同的非天然碱基对组合，观察了哪些组合复制效率最高，产生的蛋白质含量最高。一些合成碱基对已经被测试过，而另一些则是新的变异。然后，研究小组利用这些优化的碱基对，首次证明了一种半合成的生物可以制造出含有多种非天然氨基酸的蛋白质。