文章信息

文章題目：RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding

期刊：Nature

發(fā)表時間：2025 年 6 月 25 日

主要內容：北京大學的陳鵬團隊和伊成器團隊合作在 Nature 發(fā)表題為 RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding 的研究論文，通過 RNA 假尿嘧啶 Ψ 修飾的定點編程，首次創(chuàng)造并編碼了三個 ΨCodon “密碼子”，進一步篩選并獲得了選擇性解碼 ΨCodon 的tRNA，在蛋白質的特點位點精準插入了非天然氨基酸，從而實現(xiàn)對蛋白質功能的操控。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09165-x

使用TransGen產(chǎn)品：

TransDetect^? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311)

TransStart^? FastPfu DNA Polymerase (AP221)

Blue Plus^? V Protein Marker (10-190 kDa) (DM141)

背景介紹

若把生命比作精密運轉的機器，DNA 便是記錄生命密碼的原始代碼庫，其由 A、T、C、G 四個堿基構成 64 組密碼子，通過 RNA 傳遞給細胞，并利用 20 種標準氨基酸合成蛋白質。盡管前人曾嘗試拓展 DNA 密碼指令，但在哺乳動物細胞中存在終止密碼子通讀等不可預測的風險。而 RNA 作為信息傳遞媒介，不受 DNA 復制與損傷修復等存儲功能約束，其含有的 170 多種化學修飾更賦予其高可塑性與功能性，科學家借此創(chuàng)造全新 “RNA 密碼子”，成功突破 64 種天然遺傳密碼的限制，改寫生命底層邏輯，為精準醫(yī)學、合成生物學等領域開拓了新機遇。

文章概述

研究團隊采用序列特異性的假尿苷（Ψ）修飾技術，利用向導 RNA 在目標轉錄本的 UGA 終止密碼子上引入 Ψ 修飾，成功構建了新型人工密碼子"ΨGA"（這類修飾的終止密碼子統(tǒng)稱為 ΨCodon ），為蛋白質的定制合成和工程改造提供了全新的編碼工具。為實現(xiàn) ΨCodon 的高效解碼，研究者基于合成酶-tRNA 的晶體結構數(shù)據(jù)，構建了飽和單點突變文庫，并通過篩選獲得了具有高度密碼子偏好性的 tRNA 變體（ΨGA-tRNAPyl）。該 tRNA 變體在多種報告系統(tǒng)中均表現(xiàn)出對 ΨGA 的特異性識別能力，確保其解碼過程不會干擾天然 UGA 終止密碼子的正常功能。最終，通過整合 ΨGA 編碼模塊與 ΨGA-tRNAPyl 解碼模塊，研究團隊成功構建了 RCE(ΨGA) 系統(tǒng)，為人工設計功能性蛋白質開辟了新途徑。

在實現(xiàn) ΨGA 密碼子編解碼后，通過全轉錄組水平的 “PRAISE” 測序、翻譯組層面的核糖體分析技術，以及基于生物正交反應的全蛋白質組學分析三種組學方法，分別檢測  RCE 技術在轉錄、翻譯及蛋白質層面的特異性：轉錄組顯示僅少量脫靶修飾且未修飾正常終止子，翻譯組表明靶向 ΨGA 密碼子有效翻譯且 UGA 通讀率低于傳統(tǒng)技術，蛋白質組學顯示脫靶蛋白種類少且基本不干擾生物學通路。三種檢測均表明，RCE 技術通過 Ψ 修飾可實現(xiàn)序列特異性非天然氨基酸插入，顯著降低脫靶效應。此外，研究進一步拓展了RCE 系統(tǒng)的可用密碼子范圍。通過類似篩選 ΨGA 的 tRNA 解碼器的方法，也篩選出針對ΨAA 和 ΨAG 的特異性 tRNA 解碼器。隨后，驗證了三種 tRNA 解碼器兩兩正交，不會通讀非其靶向的 ΨCodon，說明每種 ΨCodon 的 tRNA 解碼器均具有專一性。

在功能實驗中，研究人員借助 RCE 系統(tǒng)精準插入具斷鍵/成鍵活性的非天然氨基酸調控蛋白功能：以 Src 激酶為模型，在其催化中心插入 TCOK 構建化學籠屏蔽突變體，外源性 Tz 觸發(fā)剪切恢復激酶活性，經(jīng)免疫印跡和磷酸化蛋白質組學驗證，證實系統(tǒng)能特異高效插入功能性非天然氨基酸；另外通過 ΨAG 解碼器在 p53 關鍵入核序列插入TCOK，實現(xiàn)其入核的時空特異性化學操控，彰顯系統(tǒng)通用性。該工作展現(xiàn)了 RCE 在精準蛋白質工程中的潛力，為合成生物學和生物醫(yī)學研究提供新工具平臺。

全式金生物產(chǎn)品支撐

優(yōu)質的試劑是科學研究的利器。全式金生物的支原體檢測試劑盒（PCR法）（FM311）、FastPfu快速高保真 DNA 聚合酶（AP221）、預染蛋白 Marker（DM141）助力本研究。產(chǎn)品自上市以來，深受客戶青睞，多次榮登知名期刊，助力科學研究。

TransDetect^? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311)

一款通過 PCR 方法檢測培養(yǎng)細胞等生物材料中的支原體，針對支原體 16S rRNA 序列保守區(qū)域設計特異引物，特異性擴增支原體 DNA。

產(chǎn)品特點

? 檢測靈敏度高、準確性好。

? 特異性強，只擴增支原體 DNA。

? 操作簡便，無需提取基因組 DNA。

? 配有陽性對照與陰性對照，保證PCR檢測結果的準確性。

TransStart^? FastPfu DNA Polymerase (AP221)

一款用于快速 PCR 的熱啟動高保真 DNA 聚合酶，特異性好，擴增效率高，擴增速度快。

產(chǎn)品特點

? 快速：4 kb/min 的延伸速度。

? 高保真性：保真性為普通 Taq 酶的 54 倍，普通 Pfu 酶的 3 倍。 

? 長片段擴增：基因組 DNA 片段的擴增可達 15 kb，Plasmid DNA 片段的擴增可達 20 kb。

? 高特異性：采用“TransStart”雙封閉法新型熱啟動技術，同時封閉引物和模板。

? 擴增能力強：獨有的 PCR Stimulant，提升該酶對復雜模板的擴增能力。

? 擴增產(chǎn)物為平端，可直接克隆于 pEASY^?-Blunt 系列載體中。

Blue Plus^? V Protein Marker (10-190 kDa) (DM141)

由 11 種預染蛋白質組成，分子量范圍為 10 kDa-190 kDa，其中 70 kDa 為橙色條帶，20 kDa 為綠色條帶，其余為藍色條帶，可以動態(tài)觀察蛋白質電泳狀態(tài)及清晰地判斷蛋白轉膜效果。

產(chǎn)品特點

? 操作可視化，分子量準確。

? 即用型產(chǎn)品，無需加熱和加入還原劑即可上樣電泳。

 全式金生物的產(chǎn)品再度亮相 Nature 期刊，不僅是對全式金生物產(chǎn)品卓越品質與雄厚實力的有力見證，更是生動展現(xiàn)了全式金生物長期秉持的“品質高于一切，精品服務客戶”核心理念。一直以來，全式金生物憑借對品質的執(zhí)著追求和對創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴的得力助手。展望未來，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質產(chǎn)品，期望攜手更多科研領域的杰出人才，共同攀登科學高峰，書寫科研創(chuàng)新的輝煌篇章。

使用 TransDetect^? PCR Mycoplasma Detection Kit (FM311) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：

? Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)

? Nian Z, Dou Y, Shen Y, et al. Interleukin-34-orchestrated tumor-associated macrophage reprogramming is required for tumor immune escape driven by p53 inactivation[J]. Immunity, 2024.(IF 25.5)

? Xu J, Liang Y, Li N, et al. Clathrin-associated carriers enable recycling through a kiss-and-run mechanism[J]. Nature Cell Biology, 2024.(IF 17.3)

? Wang J, An Z, Wu Z, et al. Spatial organization of PI3K-PI (3, 4, 5) P3-AKT signaling by focal adhesions[J]. Molecular Cell, 2024.(IF 14.5)

? Nian Z, Zheng X, Dou Y, et al. Rapamycin pretreatment rescues the bone marrow AML cell elimination capacity of CAR-T cells[J]. Clinical Cancer Research, 2021.(IF 11.4)

? Xu D, Zhao H, Jin M, et al. Modulating TRADD to restore cellular homeostasis and inhibit apoptosis[J]. Nature, 2020.(IF 50.5)

使用 TransStart^? FastPfu DNA Polymerase (AP221) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：

? Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)

? Yang J, Zhao T, Fan J, et al. Structure-guided discovery of bile acid derivatives for treating liver diseases without causing itch[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)

? Zhu C, Hu Z, Hu C, et al. SlCPK27 cross-links SlHY5 and SlPIF4 in brassinosteroid-dependent photo-and thermo-morphogenesis in tomato[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024,(IF 9.4)

? Wang Y, Zhang S, Yang X, et al. Mesoscale DNA feature in antibody-coding sequence facilitates somatic hypermutation[J]. Cell, 2023.(IF 45.5)

? Fan J, Ran H, Wei P L, et al. Pretrichodermamide A Biosynthesis Reveals the Hidden Diversity of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie, 2023.(IF 16.1)

? Fan J, Ran H, Wei P L, et al. An ortho Quinone Methide Mediates Disulfide Migration in the Biosynthesis of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2023.(IF 16.1)

使用Blue Plus^? V Protein Marker (10-190 kDa) (DM141) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：

? Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)