這是一種超自然的能力，被命名為核糖體合成與進化系統（ribosome synthesis and evolution ，RISE），其主要特征是直接進化核糖體，無需生存細胞限制。可預見的應用包括解決不斷上升的抗生素耐藥性問題等。結果發表在2月28日的《Nature Communications》。

現如今，研究人員已經利用核糖體構建蛋白質的能力開發了很多新生物制藥，如胰島素。但是教會核糖體制造對自然界來說全新的生物聚合物是很困難的，而且由于它們是細胞生命的必需元件，改造它們的限制很多。





“核糖體是蛋白質的合成機器，如若合成自然界以外的蛋白質，我們必須設計和修飾核糖體使其與非天然底物協同工作，開發體外培養核糖體是其必經之路，”美國西北大學工程學院化學與生物工程教授、合成生物學中心主任Michael Jewett說。

Jewett團隊開發了新RISE系統以克服細胞生存能力限制。通過構建突變核糖體的DNA密碼，該系統可以在數小時內制造出數十萬個突變體核糖體。研究人員再用磁珠選擇他們想要的功能核糖體。這個平臺為理解核糖體活性位點的基礎約束條件和創造革命性新生物聚合物奠定了基礎。

Jewett說：“我們從一個突變體庫中篩選出了對克林霉素耐藥的高活性核糖體，驗證了RISE。我們希望其他人也能利用這個平臺來選擇具備某些新功能的核糖體。”

此外，Jewett的團隊已經開始試圖了解核糖體的哪些部分是可以被改變的。他們近在《Nucleic Acids Research》雜志上發表的一篇論文繪制了核糖體活性位點的核苷酸譜，在不破壞核糖體的前提下，總結哪些核苷酸可被改造。通過構建和測試這些活性位點（總共180個）中每一個可能的單核苷酸突變，研究人員驚訝地發現其中85%具有一定的靈活性，且可被改變。

“這證明，你能夠改造大部分活性位點，仍然可以得到一個功能性核糖體。這對合成生物學來說太令人興奮了，”Jewett說。去年，他們還發表過一篇指導如何在核糖體中結合非自然的新型單體的設計規則。

一系列論文為“核糖體制造業”提供了一個全面的平臺。Jewett這樣描述他的理想：現在的核糖體是只能做固定菜式的廚師，我想創造許許多多可以做不同飯菜的廚師。RISE系統是朝著這一愿景邁出的巨大一步。

這項研究是國防部多學科大學研究計劃的一部分。美國陸jun作zhan能力發展司令部，lu軍研究辦公室高分子化學項目經理Dawanne Poere說：“利用和調整生物細胞機制作非生物聚合物。如果成功的話，這項工作將為合成材料引入生物功能，并有可能使先進的高性能材料具有催化、分子編碼和數據存儲、納米電子學、自愈等多種功能。”