Ugradnja nestandardnih aminokiselina u proteine

Genetski kod je univerzalan i povezuje sve tri domene života. Definira suodnos kodona i aminokiselina te zakonitosti koje omogućuju prevođenje genetičke informacije zapisane u DNA u molekule proteina. Gotovo svi organizmi koriste standardnih 20 aminokiselina za izgradnju proteina, a neki mogu koristiti i dvije dodatne: selenocistein i pirolizin. Ugradnja tih dviju aminokiselina omogućena je prirodnim proširivanjem genetskog koda, te se odvija na malo drugačiji način od ugradnje standardnih 20 aminokiselina. Proteini obavljaju različite funkcije u stanici, za što im je potrebna kompleksnost i raznolikost struktura. Proširivanjem repertoara aminokiselina korištenjem nestandardnih aminokiselina stanica može stvarati više raznolikih proteina, što može omogućiti selektivnu prednost u određenim nepovoljnim uvjetima. Ugradnja nestandardnih aminokiselina u proteine također omogućuje precizno istraživanje njihove funkcije i interakcija, te stvaranje proteina novih svojstava. Takvi proteini promijenjenih svojstava mogu naći primjenu u medicini ili biotehnologiji. Nestandardne aminokiseline mogu se podijeliti u dvije skupine: aminokiseline izostrukturne standarnim aminokiselinama koje prepoznaju translacijski sustavi stanice i ortogonalne aminokiseline koje nisu prepoznate od klasične translacijske mašinerije. Zbog tih strukturnih razlika, te zbog potrebe za ciljanom, odnosno nasumičnom ugradnjom postoje dva načina za in vivo ugradnju nestandardnih aminokiselina u proteine. Izostrukturne nestandardne aminokiseline ugrađuju se metodom ugradnje putem selektivnog pritiska, korištenjem auksotrofnih sojeva, a ortogonalne nestandardne aminokiseline ugrađuju se metodom supresije stop kodona. Metodom ugradnje putem selektivnog pritiska nestandardne aminokiseline ugrađuju se nasumično, na mjesta kodirana za ugradnju izostrukturne proteinogene aminokiseline, a putem supresije stop kodona omogućena je ciljana ugradnja na određeno mjesto definirano ciljanim uvođenjem stop kodona u proteinu