5月30日，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所羅小舟課題組和北京大學劉濤課題組、劉小云課題組的合作成果發表于國際著名學術期刊《德國應用化學》，研究團隊基于基因密碼子擴展技術，創造了含共翻譯修飾（Co-Translational modification, CTM）核小體的釀酒酵母菌株，進一步揭示了真核生物中不同類型組蛋白酰化修飾的生物學功能差異。
趙英明課題組2011年在Cell雜志上首次報道了巴豆酰化修飾的存在，在之后的數十年里，這一修飾已然成為了真核生物翻譯后修飾領域的研究熱點。巴豆酰化修飾與乙酰化修飾密切相關，這是因為該修飾作為基因轉錄激活的標記，與乙酰化修飾類似，都是酶參與調控的修飾過程，且二者在一定程度上存在共同的修飾/去修飾酶。然而，研究表明巴豆酰化修飾可能存在不同于乙酰化修飾且尚未發現的生物學功能。由于缺乏在組蛋白特定位點引入不同酰化修飾的研究工具，研究人員將目光瞄準了基因密碼子擴展技術，該技術通過與宿主生物正交的氨酰tRNA合成酶/tRNA對，將帶有特定酰化修飾的非經典氨基酸（即CTM氨基酸）編碼到宿主目標蛋白的特定位點。
首先，研究人員篩選優化出插入效率高且正交的基因密碼子擴展體系，并在增強型綠色熒光蛋白上驗證了該方法的可行性。之后，研究人員以釀酒酵母為模式生物，對其基因組進行改造，得到含有CTM核小體的酵母菌（pM56），即敲除基因組編碼的野生型組蛋白H3并表達CTM組蛋白H3突變體。組蛋白H3突變體可借助釀酒酵母基因密碼子擴展體系對其56位點進行非經典氨基酸突變獲得。最終研究人員利用該技術在酵母組蛋白H3的56號位點上引入了乙酰化和巴豆酰化修飾。研究人員發現與組蛋白H3K56位點巴豆酰化共修飾相比，該菌株中組蛋白H3K56位點的乙酰化共修飾能夠為釀酒酵母DNA損傷修復提供更為有利的染色質環境，且二者對其他位點翻譯后修飾豐度的影響也存在一定的差異。
本研究通過化學生物學、合成生物學以及生物信息學等跨學科交叉合作，基于釀酒酵母的基因密碼子擴展體系，探索性地將定點共翻譯修飾作為合成表觀遺傳學的研究手段，創造了另一種可能的生命形式，即通過人為引入共翻譯修飾氨基酸的方式維持酵母生命活動的生命形式。這一特殊的生命體不僅為探索真核生物組蛋白翻譯后修飾錯綜復雜的生物學功能提供了更多的可能性，同時也為研究在漫長的進化過程中翻譯后修飾的角色演變提供了新的思路和視角。
北京大學藥學院劉濤研究員、中科院深圳先進技術研究院合成生物學研究所羅小舟研究員和北京大學基礎醫學院劉小云研究員為共同通訊作者。北京大學碩士生畢業生吳丹、博士后陳曉旭（現西北工業大學博士后）、中國科學院深圳先進技術研究院助理研究員張云豐和北京大學博士生唐志恒為該論文的共同第一作者。
