JP2022549931A

JP2022549931A - 真核生物の半合成生物

Info

Publication number: JP2022549931A
Application number: JP2022519674A
Authority: JP
Inventors: フロイド・イー・ロムズバーグ; アン・シャオシュウ・シュウ; カイ・シェン
Original assignee: ザスクリプスリサーチインスティテュート
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-11-29
Also published as: EP4041247A4; US20220228148A1; MX2022003825A; IL291635A; KR20220075231A; CA3151762A1; WO2021067313A1; BR112022005330A2; TW202128994A; AU2020357614A1; CN114746099A; EP4041247A1

Abstract

真核生物の半合成生物ならびにその使用および製造の方法が本明細書で提供される。

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、２０１９年９月３０日に出願された米国仮出願第６２／９０８，４２１号に対する優先権を主張する。

配列表
本出願は、ＡＳＣＩＩフォーマットで電子的に提出された配列表を含み、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。前記ＡＳＣＩＩコピーは、２０２０年９月２４日に作成され、３６２７１－８１０＿６０１＿ＳＬ．ｔｘｔという名称であり、１９，０００バイトのサイズである。

連邦政府が後援する研究に関する陳述
本発明は、国立衛生研究所（ＮＩＨ）によって与えられた助成金番号ＧＭ１１８１７８の米国政府の支援により行われた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。

細胞においてこれまでに産生されたどのタンパク質も、４文字の２塩基対遺伝子アルファベットでコード化されている。これは、一般に、タンパク質を構築できるアミノ酸を、標準の２０種の、タンパク質の元となるアミノ酸に制限する。これにより生命の多様性が可能になったが、多くの潜在的な機能が利用できないため、所望の活性を提供するように選択されるものを含む非標準アミノ酸（ｎｃＡＡ）を含むように拡張すると、材料から治療薬に至るまでの適用のための改善された特性を有する新規タンパク質の作出が可能となる可能性がある。ｎｃＡＡを組み込む取り組みは、主に終止コドン（ＵＡＧ）または４文字のコドン（四つ組コドン）サプレッションによる遺伝子アルファベットの拡張に依存しているが、これらの場合、ｎｃＡＡの組み込みはコドンの自然な機能と競合しなければならない。この制限を回避するために、天然の終止コドンまたは稀なコドンが排除されたゲノムを合成し、こうして、ｎｃＡＡへの再割当のためにそれらを解放することに焦点を当てた取り組みがなされている。しかし、稀なコドンは、翻訳およびタンパク質フォールディングの調節において重要な役割を果たす可能性があり、またゲノム合成は、特に、大きな真核生物ゲノムを用いる場合には一般的な戦略としては非実用的である。

代替アプローチは、非天然塩基対（ＵＢＰ）の使用に依存しており、これによって、原則的には、実用的観点から、事実上無制限な数の、天然機能によって全く邪魔されることのない新規の完全に新しいコドンの作出が可能となる。医薬品化学模倣物を追及することによって、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）半合成生物（ＳＳＯ）の基礎として使用されてきたｄＮａＭ－ｄＴＰＴ３に代表されるような（図１Ｂ）ＵＢＰのファミリーが開発された。大腸菌ＳＳＯは、そのゲノム中またはプラスミドにＵＢＰを保存し、ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡに転写し、直交性シンテターゼによってｎｃＡＡでチャージされたｔＲＮＡを用いて、ｎｃＡＡを含有するタンパク質を翻訳する。大腸菌ＳＳＯは、現在新規治療薬を生成するために使用されているので、重要な実用的な適用を有する。

ｎｃＡＡおよび生成することができる得られる非天然ポリペプチドの幅は、少なくとも幾分かは使用されるＳＳＯで決定される。今日まで、ｄＮＡＭ－ｄＴＰＴ３などのＵＢＰの使用は、真核生物のＳＳＯまたは系では示されていなかった。真核細胞における本明細書において要約されるアプローチの概念実証は、より広い範囲のｎｃＡＡおよび新規治療薬の生成などの重要な実用的適用にとって有用である得られる非天然ポリペプチドの生成を可能にするであろう。

いくつかの実施形態では、非天然コドンの翻訳を探索することによって生成された真核生物の半合成生物（ＳＳＯ）が本明細書で提供される。非天然コドンを含有するｍＲＮＡ、同族非天然コドンを含有するｔＲＮＡおよびｔＲＮＡに非標準アミノ酸（ｎｃＡＡ）でチャージするのに適当なシンテターゼをコードするＤＮＡを用いる直接的な、一過性の、三重トランスフェクション後に、タンパク質産生が特性決定された。

本明細書で開示される態様は、（ａ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と（ｂ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）とを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基が、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成し、細胞においてｍＲＮＡが翻訳されて、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを生成することが可能である、真核細胞を提供する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる。いくつかの実施形態では、真核細胞は、ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、ポリペプチドは、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含む。いくつかの実施形態では、真核細胞は、ｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳可能であるリボソームをさらに含む。

本明細書で開示される態様はまた、（ａ）第１の非天然塩基を含む第１の非天然リボヌクレオチド；（ｂ）第２の非天然塩基を含む第２の非天然リボヌクレオチドを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成する非天然塩基対（ＵＢＰ）を含む真核細胞を提供する。

いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、（ｉ）２－チオウラシル、２－チオ－チミン、２’－デオキシウリジン、４－チオ－ウラシル、４－チオ－チミン、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、５－ハロウラシル、５－プロピニル－ウラシル、６－アゾ－チミン、６－アゾ－ウラシル、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、シュードウラシル、ウラシル－５－オキサ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキサ酢酸、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、５－メチル－２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシルまたはジヒドロウラシル；（ｉｉ）５－ヒドロキシメチルシトシン、５－トリフルオロメチルシトシン、５－ハロシトシン、５－プロピニルシトシン、５－ヒドロキシシトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５，６－ジヒドロシトシン、５－ニトロシトシン、６－アゾシトシン、アザシトシン、Ｎ４－エチルシトシン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、４－アセチルシトシン、２－チオシトシン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノキサジンシチジン（９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）またはピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）；（ｉｉｉ）２－アミノアデニン、２－プロピルアデニン、２－アミノ－アデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－プロピル－アデニン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、３－デアザアデニン、７－メチルアデニン、７－デアザ－アデニン、８－アザアデニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換アデニン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、２－メチルアデニン、２，６－ジアミノプリン、２－メチルチオ－Ｎ６－イソペンテニルアデニンまたは６－アザ－アデニン；（ｉｖ）２－メチルグアニン、グアニンの２－プロピルおよびアルキル誘導体、３－デアザグアニン、６－チオ－グアニン、７－メチルグアニン、７－デアザグアニン、７－デアザグアノシン、７－デアザ－８－アザグアニン、８－アザグアニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換グアニン、１－メチルグアニン、２，２－ジメチルグアニン、７－メチルグアニンまたは６－アザ－グアニン；ならびに（ｖ）ヒポキサンチン、キサンチン、１－メチルイノシン、キュエオシン、ベータ－Ｄ－ガラクトシルキュエオシン、イノシン、ベータ－Ｄ－マンノシルキュエオシン、ワイブトキソシン、ヒドロキシウレア、（ａｃｐ３）ｗ、２－アミノピリジンまたは２－ピリドンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基および第２の非天然塩基は各々独立に、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基が

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルまたはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキル；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニル；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニル；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３、（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
および／または５’位における修飾：
５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）；
４位における修飾：
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基、もしくはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、およびそれらの任意の組み合わせ
からなる群から選択される修飾された糖部分を含む。

いくつかの実施形態では、真核細胞は、（ａ）第１の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と；（ｂ）第２の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）とをさらに含み、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である。いくつかの実施形態では、真核細胞は、（ａ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と；（ｂ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）とをさらに含み、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、真核生物は、ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、ポリペプチドは、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、（ａ）リジンアナログである；（ｂ）芳香族側鎖を含む；（ｃ）アジド基を含む；（ｄ）アルキン基を含む；または（ｅ）アルデヒドもしくはケトン基を含む。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンおよびＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、真核細胞は、ヒト細胞である。いくつかの実施形態では、ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、ハムスター細胞である。いくつかの実施形態では、ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、単離および精製されている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている。

本明細書で開示される態様は、本明細書に記載される真核細胞を含む半合成生物を提供する。

本明細書で開示される態様は、本開示の複数の真核細胞を含む真核細胞株を提供する。

本明細書で開示される態様は、真核細胞において１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって、（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）および（ｉｉ）真核細胞において第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）を細胞中に導入する工程であって、第１のおよび第２の非天然塩基が、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成する、工程と；（ｂ）ｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程とを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる。

本明細書で開示される態様はまた、真核細胞において１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって、（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と；（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）とを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成する、真核細胞を提供する工程と；（ｂ）真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程とを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、真核生物のグリコシル化パターンを含む。グリコシル化パターンは、産生される細胞に対応し得る（例えば、細胞が哺乳動物である場合には哺乳動物グリコシル化パターンであり、細胞がヒトである場合にはヒトグリコシル化パターンである、など）。

本明細書で開示される態様はまた、真核細胞においてポリペプチドを産生する方法であって、ポリペプチドは、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含み、方法は、（ａ）真核細胞を提供する工程であって、真核細胞は、（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを含むｍＲＮＡと；（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、第１のおよび第２の非天然塩基は相補的塩基対を形成する、ｔＲＮＡと；（ｉｉｉ）ｔＲＮＡを天然アミノ酸と比較して１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼとを含む、工程と；（ｂ）１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を真核細胞に提供する工程であって、真核細胞が１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する、工程とを含む方法を提供する。

本明細書で開示される態様はまた、真核細胞において１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって、（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と；（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）とを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基が、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成する、真核生物を提供する工程と；（ｃ）真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程とを含む方法を提供する。

いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、（ａ）２－チオウラシル、２－チオ－チミン、２’－デオキシウリジン、４－チオ－ウラシル、４－チオ－チミン、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、５－ハロウラシル；５－プロピニル－ウラシル、６－アゾ－チミン、６－アゾ－ウラシル、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、シュードウラシル、ウラシル－５－オキサ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキサ酢酸、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、５－メチル－２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシルまたはジヒドロウラシル；（ｂ）５－ヒドロキシメチルシトシン、５－トリフルオロメチルシトシン、５－ハロシトシン、５－プロピニルシトシン、５－ヒドロキシシトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５，６－ジヒドロシトシン、５－ニトロシトシン、６－アゾシトシン、アザシトシン、Ｎ４－エチルシトシン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、４－アセチルシトシン、２－チオシトシン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノキサジンシチジン（９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）またはピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）；（ｃ）２－アミノアデニン、２－プロピルアデニン、２－アミノ－アデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－プロピル－アデニン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、３－デアザアデニン、７－メチルアデニン、７－デアザ－アデニン、８－アザアデニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換アデニン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、２－メチルアデニン、２，６－ジアミノプリン、２－メチルチオ－Ｎ６－イソペンテニルアデニンまたは６－アザ－アデニン；（ｄ）２－メチルグアニン、グアニンの２－プロピルおよびアルキル誘導体、３－デアザグアニン、６－チオ－グアニン、７－メチルグアニン、７－デアザグアニン、７－デアザグアノシン、７－デアザ－８－アザグアニン、８－アザグアニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換グアニン、１－メチルグアニン、２，２－ジメチルグアニン、７－メチルグアニンまたは６－アザ－グアニン；および（ｅ）ヒポキサンチン、キサンチン、１－メチルイノシン、キュエオシン、ベータ－Ｄ－ガラクトシルキュエオシン、イノシン、ベータ－Ｄ－マンノシルキュエオシン、ワイブトキソシン、ヒドロキシウレア、（ａｃｐ３）ｗ、２－アミノピリジンまたは２－ピリドンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルまたはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキル；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニル；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニル；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３、（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
および／または５’位における修飾：
５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）；
４’位における修飾：
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基、もしくはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される修飾された糖部分を含む。

いくつかの実施形態では、真核細胞は、ヒト細胞である。いくつかの実施形態では、ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、ハムスター細胞である。いくつかの実施形態では、ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、（ａ）リジンアナログである；（ｂ）芳香族側鎖を含む；（ｃ）アジド基を含む；（ｄ）アルキン基を含む；または（ｅ）アルデヒドもしくはケトン基を含む。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンおよびＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。

本明細書で開示される態様は、真核細胞においてポリペプチドを産生する方法であって、ポリペプチドは１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含み、方法は、（ａ）真核細胞を提供する工程であって、真核細胞は、（ｉ）１つまたはそれ以上の非天然塩基を含むコドンを含むｍＲＮＡと；（ｉｉ）１つまたはそれ以上の非天然塩基を含むアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、ｍＲＮＡ中のコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基およびｔＲＮＡ中のアンチコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基が相補的塩基対を形成する、ｔＲＮＡと、（ｉｉｉ）ｔＲＮＡを天然アミノ酸と比較して１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼとを含む、工程と、（ｂ）１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を真核細胞に提供する工程であって、真核細胞が１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する、工程とを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

または

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である。いくつかの実施形態では、コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

いくつかの実施形態では、コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、ここで、Ｘは非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＡＸＣであり、ここで、Ｘは非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＣであり、ここで、Ｘは、非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＵであり、ここで、Ｘは非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、ここで、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、ここで、Ｘは、第１の非天然塩基であり、Ｙは、第２の非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンはＧＹＵである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンはＧＹＣである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＵであり、アンチコドンはＡＹＣである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは異なっている。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓｊａｎｎａｓｃｈｉｉ）、メタノサルシナ・バルケリ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｂａｒｋｅｒｉ）、メタノサルシナ・マゼイ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｍａｚｅｉ）またはメタノサルシナ・アセチボランス（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓ）に由来する。いくつかの実施形態では、アミノアシルｔＲＮＡシンテターゼ（本明細書において簡単にｔＲＮＡシンテターゼとも呼ばれる）は、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・マゼイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・バルケリに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・マゼイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する。いくつかの実施形態では、細胞は、ヒト細胞である。いくつかの実施形態では、ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、ハムスター細胞である。いくつかの実施形態では、ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、（ａ）リジンアナログである；（ｂ）芳香族側鎖を含む；（ｃ）アジド基を含む；（ｄ）アルキン基を含む；または（ｅ）アルデヒドもしくはケトン基を含む。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される。

本明細書で開示される態様は、非天然ポリペプチドの発現のための系であって、（ａ）少なくとも１つの非天然アミノ酸と；（ｂ）非天然ポリペプチドをコードするｍＲＮＡであって、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基を含む少なくとも１つのコドンを含むｍＲＮＡと；（ｃ）１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基を含む少なくとも１つのアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基および１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基が、１つまたはそれ以上の相補的塩基対を形成する、ｔＲＮＡと；（ｄ）ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼを使用してｍＲＮＡを、非天然アミノ酸を含むポリペプチドに翻訳可能である真核生物のリボソームとを含む系を提供する。ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされ、および／または系は、ｔＲＮＡシンテターゼおよび／またはｔＲＮＡシンテターゼをコードする核酸配列を含む１つもしくはそれ以上の核酸構築物をさらに含む場合があり、ｔＲＮＡシンテターゼは、ｔＲＮＡを少なくとも１つの非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する。系は、インビトロ（例えば、細胞溶解物のような細胞を含まないものまたは精製成分の、再構成された系）または真核細胞においてであり得る。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドらなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基または１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合に、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合に、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、少なくとも１つのコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において、波線は、リボシル部分への結合を示す。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置するまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＡＸＣであり、Ｘは、非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＣであり、Ｘは、非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＵであり、Ｘは、非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｘは、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基であり、Ｙは、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンはＧＹＵである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンはＧＹＣである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、異なっている。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＵであり、少なくとも１つのアンチコドンはＡＹＣである。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、同一である。いくつかの実施形態では、ＸおよびＹは、異なっている。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・マゼイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・バルケリに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・マゼイに由来する。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する。いくつかの実施形態では、細胞は、ヒト細胞である。いくつかの実施形態では、ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である。いくつかの実施形態では、細胞は、ハムスター細胞である。いくつかの実施形態では、ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は：（ａ）リジンアナログである；（ｂ）芳香族側鎖を含む；（ｃ）アジド基を含む；（ｄ）アルキン基を含む；または（ｅ）アルデヒドもしくはケトン基を含む。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている。いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される。

一実施形態では、真核細胞は、１５１位に非天然コドンを有する高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ）（ＥＧＦＰ１５１（ＮＸＮ）（式中、Ｎは、天然核酸塩基のうち１つを指し、Ｘは、ＮａＭを指す）、同族非天然アンチコドンで再コードされたメタノサルシナ・マゼイｔＲＮＡＰｙｌ（ｔＲＮＡＰｙｌ（ＮＹＮ）（式中、Ｙは、ＴＰＴ３を指す）および非天然ｔＲＮＡＰｙｌにＮ６－（２－アジドエトキシ）－カルボニル－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）をチャージできるキメラメタノサルシナ・バルケリピロリシル－ｔＲＮＡシンテターゼ（ＣｈＰｙｌＲＳ）をコードするｍＲＮＡを含む。

本発明の様々な態様は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明、およびその添付の図面を参照することによって得られる。

図１Ａ～１Ｃは、本実施形態のＵＢＰおよびＵＢＰを使用するワークフローを例示している。図１Ａは、例示的非天然塩基対（ＵＢＰ）ｄＮａＭおよびｄＴＰＴ３を表している。図１Ａ～１Ｃは、本実施形態のＵＢＰおよびＵＢＰを使用するワークフローを例示している。図１Ｂは、非天然Ｘ－Ｙ塩基対を使用して非標準アミノ酸（ｎｃＡＡ）をタンパク質に部位特異的に組み込むためのＵＢＰを使用するワークフローを例示している。タンパク質への３つのｎｃＡＡの組み込みは、例として示すに過ぎない；任意の数のｎｃＡＡを組み込み得る。図１Ａ～１Ｃは、本実施形態のＵＢＰおよびＵＢＰを使用するワークフローを例示している。図１Ｃは、例示的ＵＢＰを表す。図２は、ｄＸＴＰアナログを表している。明確にするためにリボースおよびリン酸は、省略されている。図３Ａ～３Ｂは、例示的非天然塩基を示している。図３Ａ～３Ｂは、例示的非天然塩基を示している。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図４Ａ～４Ｇは、例示的非天然アミノ酸を例示している。これらの非天然アミノ酸（ＵＡＡ）は、タンパク質に遺伝的にコードされている（図４Ｄ－ＵＡＡ＃１～４２；図４Ｅ－ＵＡＡ＃４３～８９；図４Ｆ－ＵＡＡ＃９０～１２８；図４Ｇ－ＵＡＡ＃１２９～１６７）。図４Ｄ～４Ｇは、Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５、６、５０－６９の表１から採用されている。図５Ａ～５Ｂは、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞における非天然コドンの翻訳を例示している。図５Ａは、フローサイトメトリーによって測定された、同族ｔＲＮＡを伴って、または伴わずに、非天然コドンをトランスフェクトされたＨＥＫ２９３Ｔ細胞の平均ＥＧＦＰ蛍光シグナルを示している。図５Ｂは、細胞溶解物を使用する非天然コドンＧＸＣをトランスフェクトされたＨＥＫ２９３Ｔ細胞のタンパク質シフトアッセイを示している。図６Ａ～６Ｂは、ＣＨＯ細胞における非天然コドンの翻訳を例示している。図６Ａは、フローサイトメトリーによって測定された、同族ｔＲＮＡ（およびコドンＡＧＸのための自己対形成ｔＲＮＡ）を伴って、または伴わずに、非天然コドン（非天然コドンをコードするＤＮＡによって表される）をトランスフェクトされたＣＨＯ細胞の平均ＥＧＦＰ蛍光シグナルを示している。図６Ｂは、精製ＥＧＦＰを使用する、非天然コドンＡＸＣ、ＧＸＣ、ＧＸＴ、ＧＹＣおよびＡＧＸ（非天然コドンをコードするＤＮＡによって表される）をトランスフェクトされたＣＨＯ細胞のタンパク質シフトアッセイを示している。図７Ａ～７Ｂは、ＣＨＯ細胞におけるＣＹＢＡＵＴＲ状況内での非天然コドンの翻訳を示している。図７Ａ：フローサイトメトリーによって測定された、同族ｔＲＮＡ（およびコドンＡＧＸのための自己対形成ｔＲＮＡ）を伴って、または伴わずに、ＣＹＢＡＵＴＲ状況内の非天然コドンをトランスフェクトされたＣＨＯ細胞の平均ＥＧＦＰ蛍光シグナル。^＊Ｐ＜０．０５、^＊＊Ｐ＜０．００５、^＊＊＊Ｐ＜０．０００５、^＊＊＊＊Ｐ＜０．００００５（対応のある両側ｔ検定）。図７Ａ～７Ｂは、ＣＨＯ細胞におけるＣＹＢＡＵＴＲ状況内での非天然コドンの翻訳を示している。図７Ｂ：精製ＥＧＦＰを使用する、ＣＹＢＡＵＴＲ状況内の非天然コドンＧＸＣおよびＧＹＣをトランスフェクトされたＣＨＯ細胞のタンパク質シフトアッセイ。図７Ｃ～７Ｄは、ＣＹＢＡＵＴＲを有するｍＲＮＡと、ＣＳ２ＵＴＲを有するｍＲＮＡの間のタンパク質発現比を示している。図７Ｃは、ＣＹＢＡＵＴＲおよびＣＳ２ＵＴＲ内の種々の非天然コドンのＥＧＦＰ発現レベル比を示している。発現レベルをフローサイトメトリーによって測定した。図７Ｃ～７Ｄは、ＣＹＢＡＵＴＲを有するｍＲＮＡと、ＣＳ２ＵＴＲを有するｍＲＮＡの間のタンパク質発現比を示している。図７Ｄは、転写後４時間および転写後８時間で測定されたＲＴ－ｑＰＣＲを使用した、ｍＲＮＡ存在量を示している。８時間後に残存するｍＲＮＡ対４時間後に残存するｍＲＮＡの比が、種々のｍＲＮＡ構築物にわたって比較されている。図７Ａおよび７Ｂ中の非天然コドンは、ｍＲＮＡをコードするＤＮＡのコード配列によって表されていることは留意されたい。

特定の用語
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、特許請求される主題が属する当技術分野の技術者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求された主題を限定するものではないことを理解されたい。本出願では、特に明記されていない限り、単数形の使用には複数形を含む。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ（不定冠詞）」、「ａｎ（不定冠詞）」および「ｔｈｅ（定冠詞）」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。本出願において、「または」の使用は、特に明記しない限り、「および／または」を意味する。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語、ならびに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および「含まれる（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）」などの他の形式の使用は、限定的ではない。

本明細書で使用される場合、範囲および量は、特定の値または範囲の「約」として表されてもよい。約には正確な量も含まれる。したがって、「約５μＬ」とは「約５μＬ」、また「５μＬ」をも意味する。一般に、「約」という用語には、実験誤差の範囲内であると予想される量が含まれる。

本明細書で使用される、合成方法の文脈における「提供するのに適した条件下で」または「生成するのに十分な条件下で」などのようなフレーズは、反応産物の有用な量または収率を提供する、実験者が変化させる通常の技術の範囲内である、時間、温度、溶媒、反応物濃度などの反応条件を指す。所望の反応産物が唯一の反応産物である必要もなく、または出発物質が完全に消費される必要もないが、ただし、これは所望の反応産物が単離され得るか、さもなければさらに使用され得るという条件である。

「化学的に実現可能」とは、一般的に理解されている有機構造の規則に違反しない結合配置または化合物を意味する。例えば、特定の状況において、自然界には存在しない五価の炭素原子を含む特許請求の範囲の定義内の構造は、特許請求の範囲内にないことが理解される。本明細書に開示される構造は、それらの全ての実施形態では、「化学的に実現可能な」構造のみを含むことを意図し、例えば、可変の原子または基で示される構造において、化学的に実現可能ではない、任意の列挙された構造は、本明細書で開示されることも特許請求されることも意図されない。

化学構造の「アナログ」は、本明細書で使用される用語として、親構造から合成的に容易に導き出されない場合があるが、親構造との実質的な類似性を保持する化学構造を指す。いくつかの実施形態では、ヌクレオチドアナログは、非天然ヌクレオチドである。いくつかの実施形態では、ヌクレオシドアナログは、非天然ヌクレオシドである。親の化学構造から合成的に容易に導き出される関連する化学構造は、「誘導体」と呼ばれる。

したがって、ポリヌクレオチドは、この用語が本明細書において使用される場合、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、ロックド核酸（ＬＮＡ）、ホスホロチオエート、非天然塩基などのようなＤＮＡ様またはＲＮＡ様ポリマーを指し、これらは、当技術分野で周知である。ポリヌクレオチドは、例えば、ホスホロアミダイト化学反応またはシンセサイザーの使用に適応した他の化学的アプローチを使用して、自動シンセサイザーで合成され得る。

ＤＮＡとして、限定するものではないが、ｃＤＮＡおよびゲノムＤＮＡが挙げられる。ＤＮＡは、共有または非共有手段によって、ＲＮＡおよびペプチドを含むがこれらに限定されない別の生体分子に付着される。ＲＮＡとしてはまた、コーディングＲＮＡ、例えば、メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）も挙げられる。いくつかの実施形態では、ＲＮＡは、ｒＲＮＡ、ＲＮＡｉ、ｓｎｏＲＮＡ、ｍｉｃｒｏＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｓｎＲＮＡ、ｅｘＲＮＡ、ｐｉＲＮＡ、長鎖ｎｃＲＮＡまたはそれらの任意の組み合わせもしくはハイブリッドである。場合によっては、ＲＮＡはリボザイムの構成成分である。ＤＮＡおよびＲＮＡは、線状、環状、超らせん、一本鎖、および二本鎖を含むがこれらに限定されない任意の形態であり得る。

ペプチド核酸（ＰＮＡ）は、合成ＤＮＡ／ＲＮＡアナログであり、ペプチド様骨格がＤＮＡまたはＲＮＡの糖リン酸骨格に置き換わっている。ＰＮＡオリゴマーは、相補的ＤＮＡへの結合においてより高い結合強度およびより大きな特異性を示し、ＰＮＡ／ＤＮＡ塩基のミスマッチは、ＤＮＡ／ＤＮＡ二重鎖における同様のミスマッチよりも不安定である。この結合強度および特異性はまた、ＰＮＡ／ＲＮＡ二重鎖にも当てはまる。ＰＮＡは、ヌクレアーゼまたはプロテアーゼのいずれによっても容易に認識されないので、酵素分解に対して耐性になる。ＰＮＡはまた、広いｐＨ範囲にわたって安定している。ＮｉｅｌｓｅｎＰＥ、ＥｇｈｏｌｍＭ、ＢｅｒｇＲＨ、ＢｕｃｈａｒｄｔＯ（１９９１年１２月）「チミン置換ポリアミドを用いた鎖置換によるＤＮＡの配列選択的認識（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ－ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆＤＮＡｂｙｓｔｒａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈａｔｈｙｍｉｎｅ－ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄｐｏｌｙａｍｉｄｅ）」、Ｓｃｉｅｎｃｅ２５４（５０３７）：１４９７－５００．ｄｏｉ：１０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．１９６２２１０．ＰＭＩＤ１９６２２１０；ならびにＥｇｈｏｌｍＭ、ＢｕｃｈａｒｄｔＯ、ＣｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎＬ、ＢｅｈｒｅｎｓＣ、ＦｒｅｉｅｒＳＭ、ＤｒｉｖｅｒＤＡ、ＢｅｒｇＲＨ、ＫｉｍＳＫ、ＮｏｒｄｅｎＢ、およびＮｉｅｌｓｅｎＰＥ（１９９３）、「ＰＮＡはワトソンクリック水素結合規則に従い相補的オリゴヌクレオチドにハイブリダイズする（ＰＮＡＨｙｂｒｉｄｉｚｅｓｔｏＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＯｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓＯｂｅｙｉｎｇｔｈｅＷａｔｓｏｎ－ＣｒｉｃｋＨｙｄｒｏｇｅｎＢｏｎｄｉｎｇＲｕｌｅｓ）」。Ｎａｔｕｒｅ３６５（６４４６）：５６６－８。ｄｏｉ：１０．１０３８／３６５５６６ａ０。ＰＭＩＤ７６９２３０４も参照のこと。

ロックド核酸（ＬＮＡ）は、改変されたＲＮＡヌクレオチドであり、ＬＮＡヌクレオチドのリボース部分は、２’酸素および４’炭素を接続する追加の架橋で修飾されている。この架橋は、３’－エンド（Ｎｏｒｔｈ）コンフォメーションでリボースを「ロック」し、これは、Ａ型二重鎖でよく見られる。ＬＮＡヌクレオチドは、必要に応じてオリゴヌクレオチドのＤＮＡまたはＲＮＡ残基と混合される。そのようなオリゴマーは化学的に合成されてもよく、市販されている。ロックされたリボースコンフォメーションは、塩基のスタッキングおよび骨格の事前組織化を強化する。例えば、Ｋａｕｒ、Ｈ；Ａｒｏｒａ，Ａ；Ｗｅｎｇｅｌ，Ｊ；Ｍａｉｔｉ、Ｓ（２００６），「ＤＮＡ二重鎖へのロックド核酸ヌクレオチドの取り込みのための熱力学的、対イオン、および水和効果（Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ，Ｃｏｕｎｔｅｒｉｏｎ，ａｎｄＨｙｄｒａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＬｏｃｋｅｄＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓｉｎｔｏＤＮＡＤｕｐｌｅｘｅｓ）」、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ４５（２３）：７３４７－５５．ｄｏｉ：１０．１０２１／ｂｉ０６０３０７ｗ．ＰＭＩＤ１６７５２９２４；ＯｗｃｚａｒｚｙＲ．；ＹｏｕＹ．、ＧｒｏｔｈＣ．Ｌ．、ＴａｔａｕｒｏｖＡ．Ｖ．（２０１１）、「ロックド核酸－ＤＮＡ二重鎖の安定性およびミスマッチの識別（Ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｉｓｍａｔｃｈｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｌｏｃｋｅｄｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄ－ＤＮＡｄｕｐｌｅｘｅｓ）」、Ｂｉｏｃｈｅｍ．５０（４３）：９３５２－９３６７．ｄｏｉ：１０．１０２１／ｂｉ２００９０４ｅ．ＰＭＣ３２０１６７６．ＰＭＩＤ２１９２８７９５；ＡｌｅｘｅｉＡ．Ｋｏｓｈｋｉｎ；ＳａｎｊａｙＫ．Ｓｉｎｇｈ、ＰｏｕｌＮｉｅｌｓｅｎ、ＶｉｖｅｋＫ．Ｒａｊｗａｎｓｈｉ、ＲａｖｉｎｄｒａＫｕｍａｒ、ＭｉｃｈａｅｌＭｅｌｄｇａａｒｄ、ＣａｒｌＥｒｉｋＯｌｓｅｎ、ＪｅｓｐｅｒＷｅｎｇｅｌ（１９９８）、「ＬＮＡ（ロックド核酸）：アデニン、シトシン、グアニン、５－メチルシトシン、チミンおよびウラシルビシクロヌクレオシドモノマーの合成、オリゴマー化、ならびに前例のない核酸認識（ＬＮＡ（ＬｏｃｋｅｄＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓ）：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｔｈｅａｄｅｎｉｎｅ，ｃｙｔｏｓｉｎｅ，ｇｕａｎｉｎｅ，５－ｍｅｔｈｙｌｃｙｔｏｓｉｎｅ，ｔｈｙｍｉｎｅａｎｄｕｒａｃｉｌｂｉｃｙｃｌｏｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅｍｏｎｏｍｅｒｓ，ｏｌｉｇｏｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ，ａｎｄｕｎｐｒｅｃｅｄｅｎｔｅｄｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）」、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ５４（１４）：３６０７－３０．ｄｏｉ：１０．１０１６／Ｓ００４０－４０２０（９８）０００９４－５；ならびに、ＳａｔｏｓｈｉＯｂｉｋａ；ＤａｉｓｈｕＮａｎｂｕ、ＹｏｓｈｉｙｕｋｉＨａｒｉ、Ｋｅｎ－ｉｃｈｉｒｏＭｏｒｉｏ，ＹａｓｕｋｏＩｎ、ＴｏｓｈｉｍａｓａＩｓｈｉｄａ、ＴａｋｅｓｈｉＩｍａｎｉｓｈｉ（１９９７）、「２’－Ｏ，４’－Ｃ－メチレンウリジンおよび－シチジンの合成。固定されたＣ３’－エンド糖パッカリングを有する新規二環式ヌクレオシド（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆ２’－Ｏ，４’－Ｃ－ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｕｒｉｄｉｎｅａｎｄ－ｃｙｔｉｄｉｎｅ．ＮｏｖｅｌｂｉｃｙｃｌｉｃｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅｓｈａｖｉｎｇａｆｉｘｅｄＣ３’－ｅｎｄｏｓｕｇａｒｐｕｃｋｅｒｉｎｇ）」、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．３８（５０）：８７３５－８．ｄｏｉ：１０．１０１６／Ｓ００４０－４０３９（９７）１０３２２－７を参照のこと。

分子ビーコンまたは分子ビーコンプローブは、均質な溶液中の特定の核酸配列の存在を検出し得るオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションプローブである。分子ビーコンは、内部でクエンチされたフルオロフォアを備えたヘアピン型の分子であり、標的の核酸配列に結合すると蛍光が回復する。例えば、ＴｙａｇｉＳ、ＫｒａｍｅｒＦＲ（１９９６）、「分子ビーコン：ハイブリダイゼーション時に蛍光を発するプローブ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｃｏｎｓ：ｐｒｏｂｅｓｔｈａｔｆｌｕｏｒｅｓｃｅｕｐｏｎｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）」、ＮａｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１４（３）：３０３－８．ＰＭＩＤ９６３０８９０；ＴａｐｐＩ、ＭａｌｍｂｅｒｇＬ、ＲｅｎｎｅｌＥ、ＷｉｋＭ、ＳｙｖａｎｅｎＡＣ（２０００年４月）、「一塩基多型の均一スコアリング：５’－ヌクレアーゼＴａｑＭａｎアッセイおよび分子ビーコンプローブの比較（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｓｃｏｒｉｎｇｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ：ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅ５’－ｎｕｃｌｅａｓｅＴａｑＭａｎａｓｓａｙａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｃｏｎｐｒｏｂｅｓ）」、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ２８（４）：７３２－８．ＰＭＩＤ１０７６９７５２；ならびにＡｋｉｍｉｔｓｕＯｋａｍｏｔｏ（２０１１）、「ＥＣＨＯプローブ：実用的な核酸センシングのための蛍光制御の概念」（ＥＣＨＯｐｒｏｂｅｓ：ａｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｐｒａｃｔｉｃａｌｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｅｎｓｉｎｇ）、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．４０：５８１５－５８２８を参照のこと。

いくつかの実施形態では、核酸塩基は、一般に、ヌクレオシドの複素環式塩基部分である。核酸塩基は、天然に存在してもよく、修飾されてもよく、天然塩基との類似性を有さなくてもよく、および、例えば、有機合成によって合成されてもよい。特定の実施形態では、核酸塩基は、水素結合の使用の有無にかかわらず、別の核酸の塩基と相互作用し得る任意の原子または原子群を含む。特定の実施形態では、非天然核酸塩基は、天然核酸塩基に由来しない。非天然核酸塩基は必ずしも塩基性の特性を保有しているわけではないが、簡単にするために核酸塩基と呼ばれることに注意すべきである。いくつかの実施形態では、核酸塩基に言及する場合、「（ｄ）」とは、核酸塩基がデオキシリボースまたはリボースに付着し得ることを示す。

いくつかの実施形態では、ヌクレオシドは、核酸塩基部分および糖部分を含む化合物である。ヌクレオシドとしては、限定するものではないが、天然に存在するヌクレオシド（ＤＮＡおよびＲＮＡに見られる）、脱塩基ヌクレオシド、修飾ヌクレオシド、ならびに模倣塩基および／または糖基を有するヌクレオシドが挙げられる。ヌクレオシドとしては、任意の多様な置換基を含むヌクレオシドが挙げられる。ヌクレオシドは、核酸塩基と糖の還元基との間のグリコシド連結によって形成されるグリコシド化合物であり得る。

本明細書で使用されるセクション見出しは、組織的な目的のためだけであり、記載された主題を限定するものとして解釈されるべきではない。

真核細胞における非天然塩基対を含む方法、系および組成物
ある特定の実施形態において、真核細胞において拡張された遺伝子アルファベットを用いて核酸を生成するためのインビボの方法および組成物を本明細書において開示する（図１Ａ～３Ｂ）。いくつかの例において、核酸は、非天然タンパク質をコードし、ここで、非天然タンパク質は、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含む。いくつかの場合において、本明細書に記載のインビボの方法または組成物は、半合成生物を利用するか、または含む。いくつかの例において、方法は、少なくとも１つの非天然塩基対（ＵＢＰ）を、１つまたはそれ以上の核酸に組み込む工程を含む。そのような塩基対は、２つのヌクレオシドの核酸塩基の間の対形成によって形成される。図１Ｂにおいて提供される例示的ワークフローでは、タンパク質１０２および各々相補的である非天然核酸塩基（Ｘ、Ｙ）を含むｔＲＮＡ１０３をコードするＤＮＡ１０１は、転写１０４されて、ｔＲＮＡ１０６およびｍＲＮＡ１０７が生じる。ｔＲＮＡを非天然アミノ酸１０５でチャージした後、ｍＲＮＡ１０７は、翻訳１０８されて、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸１０９を含むタンパク質１１０が生じる。本明細書に記載の方法および組成物は、いくつかの例において、高い忠実度および収率で、非天然アミノ酸の部位特異的組み込みを可能にする。拡張された遺伝子アルファベットを含む半合成生物、少なくとも１つの非天然アミノ酸残基を含むものを含むタンパク質産物を生成するための半合成生物を使用するための方法も本明細書に記載する。

非天然核酸塩基の選択は、本明細書に記載の方法における１つまたはそれ以上の工程の最適化を可能にする。例えば、核酸塩基は、高効率の複製、転写および／または翻訳のために選択される。いくつかの例において、１つ以上の非天然核酸塩基対は、本明細書に記載の方法のために利用される。例えば、デオキシリボ部分を含む核酸塩基の第１のセットは、ＤＮＡ複製のために使用され（例えば、第１の塩基対を形成するように構成する第１の核酸塩基および第２の核酸塩基）、核酸塩基の第２のセット（例えば、第３および第４の核酸塩基はリボースに結合し、第２の塩基対を形成するように構成されている第３の核酸塩基および第４の核酸塩基）は、転写／翻訳のために使用される。第１のセットの核酸塩基および第２のセットの核酸塩基の間の相補的な対形成は、いくつかの例において、第１のセットからの核酸塩基を含むＤＮＡテンプレートからｔＲＮＡまたはタンパク質を生じさせるための遺伝子の転写を可能にする。第２のセットの核酸塩基の間の相補的な対形成（第２の塩基対）は、いくつかの例において、非天然核酸を含むｔＲＮＡおよびｍＲＮＡをマッチさせることによって、翻訳を可能にする。いくつかの場合において、第１のセット中の核酸塩基は、デオキシリボース部分に結合する。いくつかの場合において、第１のセット中の核酸塩基は、リボース部分に結合する。いくつかの例において、両方のセットの核酸塩基は、固有である。いくつかの例において、少なくとも１つの核酸塩基は、両方のセット中で同じである。いくつかの例において、第１の核酸塩基および第３の核酸塩基は、同じである。いくつかの実施形態において、第１の塩基対および第２の塩基対は、同じではない。いくつかの場合において、第１の塩基対、第２の塩基対および第３の塩基対は、同じではない。

真核生物の操作された生物
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法およびプラスミドは、真核生物の操作された生物、例えば、非天然ヌクレオチドまたは非天然核酸塩基対（ＵＢＰ）を組み込み、複製する生物を生じさせるためにさらに使用され、非天然アミノ酸残基を含有するタンパク質を翻訳するために使用されるｍＲＮＡおよびｔＲＡＮを転写するために、非天然ヌクレオチドを含有する核酸を使用することもできる。いくつかの例では、生物は、半合成生物（ＳＳＯ）である。いくつかの例では、ＳＳＯは、原核生物ではない。いくつかの例では、ＳＳＯは、哺乳動物である。いくつかの例では、哺乳動物ＳＳＯは、ヒトである。いくつかの例では、哺乳動物ＳＳＯは、ハムスターである。いくつかの例では、ヒトＳＳＯは、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞に由来する。いくつかの例では、ヒトＳＳＯは、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞に由来する。

いくつかの例では、用いられる細胞は、異種タンパク質、例えば、ｔＲＮＡシンテターゼをコードする発現カセットで遺伝的に形質転換される。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡシンテターゼは、非天然塩基を含有するアンチコドンを含むｔＲＮＡを非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する。いくつかの実施形態では、細胞は、非天然塩基を含有するアンチコドンを含むｔＲＮＡを非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼを含む。

細胞は、真核細胞である場合があり、非天然の相互に塩基対形成するヌクレオチドの対は、ＴＰＴ３とＮａＭまたはＣＮＭＯであり得る。

２つまたはそれ以上の非天然塩基対形成ヌクレオチドの使用を含む組成物および方法を本明細書に記載する。そのような塩基対形成ヌクレオチドは、いくつかの場合において、当技術分野において公知の標準的な核酸形質転換法（例えば、エレクトロポレーション、化学的形質転換または非天然ヌクレオチドを含む核酸を細胞中に導入できる他の方法）により、細胞に入る。いくつかの場合において、３つまたはそれ以上の非天然塩基対形成ヌクレオチドが使用される。いくつかの場合において、塩基対形成非天然ヌクレオチドは、ｍＲＮＡおよび／またはｔＲＮＡのようなポリヌクレオチドの一部として細胞に入る。ポリヌクレオチド（ＲＮＡ）の一部として細胞に入る１つまたはそれ以上の塩基対形成非天然ヌクレオチドは、それ自身がインビボで複製される必要はない。

いくつかの場合において、遺伝子操作された細胞は、細胞への核酸、例えば異種核酸の導入によって作製される。本明細書に記載の任意の細胞は、宿主細胞であり、発現ベクターを含むことができる。いくつかの実施形態では、細胞は、哺乳動物細胞である。いくつかの実施形態では、哺乳動物細胞は、ヒト細胞（例えば、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞）である。いくつかの実施形態では、哺乳動物細胞は、ハムスター細胞（例えば、ＣＨＯ細胞）である。いくつかの実施形態では、細胞は、１つまたはそれ以上の異種ポリヌクレオチドを含む。核酸試薬は、さまざまな技法を使用して、微生物に導入することができる。さまざまな生物に異種核酸を導入するために使用される方法の非限定的な例としては、形質転換、トランスフェクション、形質導入、エレクトロポレーション、超音波媒介形質転換、コンジュゲーション、微粒子銃などが挙げられる。いくつかの例では、担体分子の付加（例えば、ビス－ベンゾイミダゾリル化合物、例えば、米国特許第５，５９５，８９９号を参照されたい）は、典型的には、従来の方法によって形質転換することが困難であると考えられる細胞におけるＤＮＡの取り込みを増加させることができる。形質転換の従来の方法は、当業者には容易に利用可能であり、Ｍａｎｉａｔｉｓ，Ｔ．、Ｅ．Ｆ．ＦｒｉｔｓｃｈおよびＪ．Ｓａｍｂｒｏｏｋ（１９８２）ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｌｏｎｉｎｇ：ａＬａｂｏｒａｔｏｒｙＭａｎｕａｌ；ＣｏｌｄＳｐｒｉｎｇＨａｒｂｏｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ、ＣｏｌｄＳｐｒｉｎｇＨａｒｂｏｒ、Ｎ．Ｙ．において見ることができる。

いくつかの例では、遺伝的形質転換は、限定されるものではないが、プラスミド、ウイルスベクター、ウイルス核酸、ファージ核酸、ファージ、コスミドおよび人工染色体における発現カセットの直接導入を使用して、または細胞中の遺伝子材料もしくはカチオン性リポソームのような担体の導入を介して、得られる。そのような方法は、当技術分野において利用可能であり、本明細書に記載の方法における使用のために容易に適合可能である。導入ベクターは、遺伝子を細胞に送達するために使用される任意のヌクレオチド構築物（例えばプラスミド）であり得るか、または遺伝子を送達する一般的戦略の一部として、例えば、組換えレトロウイルスもしくはアデノウイルスの一部としてであり得る（Ｒａｍら、ＣａｎｃｅｒＲｅｓ．５３巻：８３～８８頁、（１９９３））。ウイルスベクター、化学的トランスフェクタント、またはエレクトロポレーションおよびＤＮＡの直接拡散のような物理機械的方法を含む、トランスフェクションのための適切な手段は、例えば、Ｗｏｌｆｆ，Ｊ．Ａ．ら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２４７巻、１４６５～１４６８頁、（１９９０）；および、Ｗｏｌｆｆ，Ｊ．Ａ．、Ｎａｔｕｒｅ、３５２巻、８１５～８１８頁、（１９９１）に記載されている。

核酸分子
いくつかの実施形態において、核酸（例えば、本明細書において、目的の核酸分子とも称する）は、任意の起源または組成物由来、例えば、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ（短い阻害性ＲＮＡ）、ＲＮＡｉ、ｔＲＮＡ、ｍＲＮＡまたはｒＲＮＡ（リボソームＲＮＡ）由来であり、例えば、任意の形態（例えば、線状、環状、高次コイル状、一本鎖、二本鎖など）である。いくつかの実施形態において、核酸は、ヌクレオチド、ヌクレオシドまたはポリヌクレオチドを含む。いくつかの場合において、核酸は、天然核酸および非天然核酸を含む。いくつかの場合において、核酸は、ＲＮＡアナログ（例えば、塩基アナログ、糖アナログおよび／または非ネイティブ骨格などを含有する）などの非天然核酸も含む。「核酸」という用語は、特定の長さのポリヌクレオチド鎖を指さないこと、またはそれを推測しないことが理解され、したがって、ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドも、その定義内に含まれる。例示的な天然ヌクレオチドとしては、限定されないが、ＡＴＰ、ＵＴＰ、ＣＴＰ、ＧＴＰ、ＡＤＰ、ＵＤＰ、ＣＤＰ、ＧＤＰ、ＡＭＰ、ＵＭＰ、ＣＭＰ、ＧＭＰ、ｄＡＴＰ、ｄＴＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＡＤＰ、ｄＴＤＰ、ｄＣＤＰ、ｄＧＤＰ、ｄＡＭＰ、ｄＴＭＰ、ｄＣＭＰおよびｄＧＭＰが挙げられる。例示的な天然デオキシリボヌクレオチドとしては、ｄＡＴＰ、ｄＴＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＡＤＰ、ｄＴＤＰ、ｄＣＤＰ、ｄＧＤＰ、ｄＡＭＰ、ｄＴＭＰ、ｄＣＭＰおよびｄＧＭＰが挙げられる。例示的な天然リボヌクレオチドとしては、ＡＴＰ、ＵＴＰ、ＣＴＰ、ＧＴＰ、ＡＤＰ、ＵＤＰ、ＣＤＰ、ＧＤＰ、ＡＭＰ、ＵＭＰ、ＣＭＰおよびＧＭＰが挙げられる。天然ＲＮＡについて、ウラシル塩基は、ウリジンである。核酸は、ベクター、プラスミド、ファージミド、自己複製配列（ＡＲＳ）、セントロメア、人工染色体、酵母人工染色体（例えば、ＹＡＣ）、または宿主細胞中で複製可能であるか、もしくは宿主細胞中で複製される他の核酸である場合がある。いくつかの場合において、非天然核酸は、核酸アナログである。追加の場合において、非天然核酸は、細胞外起源由来である。他の場合において、非天然核酸は、本明細書に提供される生物、例えば、遺伝子改変生物の細胞内空間において利用可能である。いくつかの実施形態において、非天然ヌクレオチドは、天然ヌクレオチドではない。いくつかの実施形態において、天然塩基を含まないヌクレオチドは、非天然核酸塩基を含む。

非天然核酸
ヌクレオチドアナログまたは非天然ヌクレオチドは、塩基、糖またはホスフェート部分のいずれかにいくつかの種類の修飾を含有するヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、修飾は、化学的修飾を含む。いくつかの場合において、修飾は、３’ＯＨもしくは５’ＯＨ基、主鎖、糖構成成分またはヌクレオチド塩基において起こる。いくつかの例において、修飾は、場合により、天然に存在しないリンカー分子および／または鎖間もしくは鎖内架橋を含む。一態様において、修飾された核酸は、３’ＯＨもしくは５’ＯＨ基、主鎖、糖構成成分もしくはヌクレオチド塩基の１つまたはそれ以上の修飾、および／あるいは天然に存在しないリンカー分子の付加を含む。一態様において、修飾された主鎖は、ホスホジエステル主鎖以外の主鎖を含む。一態様において、修飾された糖は、デオキシリボース以外（修飾されたＤＮＡにおいて）、またはリボース以外（修飾されたＲＮＡ）の糖を含む。一態様において、修飾された塩基は、アデニン、グアニン、シトシンもしくはチミン以外の塩基（修飾されたＤＮＡにおいて）、またはアデニン、グアニン、シトシンもしくはウラシル以外の塩基（修飾されたＲＮＡにおいて）を含む。

いくつかの実施形態において、核酸は、少なくとも１つの修飾された塩基を含む。いくつかの例において、核酸は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０またはそれ以上の修飾された塩基を含む。いくつかの場合において、塩基部分への修飾は、Ａ、Ｃ、Ｇ、およびＴ／Ｕの天然ならびに合成修飾だけでなく、異なるプリンまたはピリミジン塩基も含む。いくつかの実施形態において、修飾は、アデニン、グアニン、シトシンもしくはチミンの修飾された形態（修飾されたＤＮＡにおいて）、またはアデニン、グアニン、シトシンもしくはウラシルの修飾された形態（修飾されたＲＮＡ）である。

非天然核酸の修飾された塩基としては、限定されるものではないが、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、２－アミノアデニン－９－イル、５－メチルシトシン（５－ｍｅ－Ｃ）、５－ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、２－アミノアデニン、アデニンおよびグアニンの６－メチルおよび他のアルキル誘導体、アデニンおよびグアニンの２－プロピルおよび他のアルキル誘導体、２－チオウラシル、２－チオチミンおよび２－チオシトシン、５－ハロウラシルおよびシトシン、５－プロピニルウラシルおよびシトシン、６－アゾウラシル、シトシンおよびチミン、５－ウラシル（シュードウラシル）、４－チオウラシル、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキル、８－ヒドロキシルおよび他の８－置換アデニンおよびグアニン、５－ハロ、特に、５－ブロモ、５－トリフルオロメチルおよび他の５－置換ウラシルおよびシトシン、７－メチルグアニンおよび７－メチルアデニン、８－アザグアニンおよび８－アザアデニン、７－デアザグアニンおよび７－デアザアデニン、ならびに３－デアザグアニンおよび３－デアザアデニンが挙げられる。ある特定の非天然核酸、例えば、５－置換ピリミジン、６－アザピリミジンおよびＮ－２置換プリン、Ｎ－６置換プリン、Ｏ－６置換プリン、２－アミノプロピルアデニン、５－プロピニルウラシル、５－プロピニルシトシン、５－メチルシトシン、二本鎖形成の安定性を増加させるもの、ユニバーサル核酸、疎水性核酸、乱雑な核酸、サイズが拡大された核酸、フッ素化核酸、５－置換ピリミジン、６－アザピリミジン、ならびにＮ－２、Ｎ－６およびＯ－６置換プリンは、２－アミノプロピルアデニン、５－プロピニルウラシルおよび５－プロピニルシトシン、５－メチルシトシン（５－ｍｅ－Ｃ）、５－ヒドロキシメチルシトシン、キサンチン、ヒポキサンチン、２－アミノアデニン、アデニンおよびグアニンの６－メチル、他のアルキル誘導体、アデニンおよびグアニンの２－プロピルおよび他のアルキル誘導体、２－チオウラシル、２－チオチミンおよび２－チオシトシン、５－ハロウラシル、５－ハロシトシン、５－プロピニル（－Ｃ≡Ｃ－ＣＨ_３）ウラシル、５－プロピニルシトシン、ピリミジン核酸の他のアルキニル誘導体、６－アゾウラシル、６－アゾシトシン、６－アゾチミン、５－ウラシル（シュードウラシル）、４－チオウラシル、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキル、８－ヒドロキシルおよび他の８－置換アデニンおよびグアニン、５－ハロ、特に、５－ブロモ、５－トリフルオロメチル、他の５－置換ウラシルおよびシトシン、７－メチルグアニン、７－メチルアデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－アデニン、８－アザグアニン、８－アザアデニン、７－デアザグアニン、７－デアザアデニン、３－デアザグアニン、３－デアザアデニン、三環式ピリミジン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾオキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、Ｇ－ｃｌａｍｐｓ、フェノキサジンシチジン（例えば、９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾオキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）、ピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）、プリンまたはピリミジン塩基が他の複素環で置き換えられたもの、７－デアザ－アデニン、７－デアザグアノシン、２－アミノピリジン、２－ピリドン、アザシトシン、５－ブロモシトシン、ブロモウラシル、５－クロロシトシン、塩素化シトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５－フルオロシトシン、フルオロピリミジン、フルオロウラシル、５，６－ジヒドロシトシン、５－ヨードシトシン、ヒドロキシウレア、ヨードウラシル、５－ニトロシトシン、５－ブロモウラシル、５－クロロウラシル、５－フルオロウラシルおよび５－ヨードウラシル、２－アミノ－アデニン、６－チオ－グアニン、２－チオ－チミン、４－チオ－チミン、５－プロピニル－ウラシル、４－チオ－ウラシル、Ｎ４－エチルシトシン、７－デアザグアニン、７－デアザ－８－アザグアニン、５－ヒドロキシシトシン、２’－デオキシウリジン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、ならびに米国特許第３，６８７，８０８号；同第４，８４５，２０５号；同第４，９１０，３００号；同第４，９４８，８８２号；同第５，０９３，２３２号；同第５，１３０，３０２号；同第５，１３４，０６６号；同第５，１７５，２７３号；同第５，３６７，０６６号；同第５，４３２，２７２号；同第５，４５７，１８７号；同第５，４５９，２５５号；同第５，４８４，９０８号；同第５，５０２，１７７号；同第５，５２５，７１１号；同第５，５５２，５４０号；同第５，５８７，４６９号；同第５，５９４，１２１号；同第５，５９６，０９１号；同第５，６１４，６１７号；同第５，６４５，９８５号；同第５，６８１，９４１号；同第５，７５０，６９２号；同第５，７６３，５８８号；同第５，８３０，６５３号および同第６，００５，０９６号；国際公開第９９／６２９２３号；Ｋａｎｄｉｍａｌｌａら、（２００１）Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．９巻：８０７～８１３頁；ＴｈｅＣｏｎｃｉｓｅＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｋｒｏｓｃｈｗｉｔｚ、Ｊ．Ｉ．編、ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９９０、８５８～８５９頁；Ｅｎｇｌｉｓｃｈら、ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｔｉｏｎ、１９９１、３０巻、６１３頁；およびＳａｎｇｈｖｉ、第１５章、ＡｎｔｉｓｅｎｓｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＣｒｏｏｋｅおよびＬｅｂｌｅｕ編、ＣＲＣＰｒｅｓｓ、１９９３、２７３～２８８頁に記載のものを含む。追加の塩基修飾は、例えば、米国特許第３，６８７，８０８号；Ｅｎｇｌｉｓｃｈら、ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｔｉｏｎ、１９９１、３０巻、６１３頁に見ることができる。いくつかの例において、非天然核酸は、図２の核酸塩基を含む。いくつかの例において、非天然核酸は、図３Ａの核酸塩基を含む。いくつかの例において、非天然核酸は、図３Ｂの核酸塩基を含む。

様々な複素環塩基および様々な糖部分（および糖アナログ）を含む非天然核酸は、当技術分野において利用可能であり、いくつかの場合において、核酸は、天然に存在する核酸の主要な５つの塩基構成成分以外の１つまたはいくつかの複素環塩基を含む。例えば、複素環塩基としては、いくつかの場合において、ウラシル－５－イル、シトシン－５－イル、アデニン－７－イル、アデニン－８－イル、グアニン－７－イル、グアニン－８－イル、４－アミノピロロ［２．３－ｄ］ピリミジン－５－イル、２－アミノ－４－オキソピロロ［２、３－ｄ］ピリミジン－５－イル、２－アミノ－４－オキソピロロ［２．３－ｄ］ピリミジン－３－イル基が挙げられ、ここで、プリンは、９位を介して核酸の糖部分に、１位を介してピリミジンに、７位を介してピロロピリミジンに、および１位を介してピラゾロピリミジンに結合する。

いくつかの実施形態において、非天然核酸の修飾された塩基を下記に表し、ここで、波線は、デオキシリボースまたはリボースへの結合点を特定する。

いくつかの実施形態において、ヌクレオチドアナログはまた、ホスフェート部分において修飾される。修飾されたホスフェート部分としては、限定されるものではないが、２つのヌクレオチド間の連結における修飾を有するものが挙げられ、例えば、ホスホロチオエート、キラルホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホトリエステル、アミノアルキルホスホトリエステル、３’－アルキレンホスホネートおよびキラルホスホネートを含むメチルおよび他のアルキルホスホネート、ホスフィネート、３’－アミノホスホルアミデートおよびアミノアルキルホスホルアミデートを含むホスホルアミデート、チオノホスホルアミデート、チオノアルキルホスホネート、チオノアルキルホスホトリエステルならびにボラノホスフェートを含む。２つのヌクレオチド間のこれらのホスフェートまたは修飾されたホスフェートの連結は、３’－５’連結または２’－５’連結によってであり、連結は、３’－５’から５’－３’または２’－５’から５’－２’などの逆の方向性を含むことが理解される。さまざまな塩、混合塩および遊離酸形態も含まれる。多数の米国特許が、修飾されたホスフェートを含有するヌクレオチドの作製方法および使用方法を教示しており、限定されるものではないが、第３，６８７，８０８号；第４，４６９，８６３号；第４，４７６，３０１号；第５，０２３，２４３号；第５，１７７，１９６号；第５，１８８，８９７号；第５，２６４，４２３号；第５，２７６，０１９号；第５，２７８，３０２号；第５，２８６，７１７号；第５，３２１，１３１号；第５，３９９，６７６号；第５，４０５，９３９号；第５，４５３，４９６号；第５，４５５，２３３号；第５，４６６，６７７号；第５，４７６，９２５号；第５，５１９，１２６号；第５，５３６，８２１号；第５，５４１，３０６号；第５，５５０，１１１号；第５，５６３，２５３号；第５，５７１，７９９号；第５，５８７，３６１号；および第５，６２５，０５０号が挙げられる。

いくつかの実施形態において、非天然核酸は、２’，３’－ジデオキシ－２’，３’－ジデヒドロ－ヌクレオシド（ＰＣＴ／ＵＳ２００２／００６４６０号）、５’－置換ＤＮＡおよびＲＮＡ誘導体（ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０３３９６１号；Ｓａｈａら、Ｊ．ＯｒｇＣｈｅｍ．、１９９５、６０巻、７８８～７８９頁；Ｗａｎｇら、Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ＆ＭｅｄｉｃｉｎａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＬｅｔｔｅｒｓ、１９９９、９巻、８８５～８９０頁；およびＭｉｋｈａｉｌｏｖら、Ｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅｓ＆Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ、１９９１、１０巻（１～３号）、３３９～３４３頁；Ｌｅｏｎｉｄら、１９９５、１４巻（３～５号）、９０１～９０５頁；およびＥｐｐａｃｈｅｒら、ＨｅｌｖｅｔｉｃａＣｈｉｍｉｃａＡｃｔａ、２００４、８７巻、３００４～３０２０頁；ＰＣＴ／ＪＰ２０００／００４７２０号；ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００２３４２号；ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３２１６号；ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０２０４３５号；ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３１５４７９号；ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３２４４８４号；ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５６７１８号；ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０６７５６０号）、または修飾された塩基を用いてモノホスフェートとして作製された５’－置換モノマー（Ｗａｎｇら、ＮｕｃｌｅｏｓｉｄｅｓＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ＆ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓ、２００４、２３巻（１および２号）、３１７～３３７頁）を含む。

いくつかの実施形態において、非天然核酸は、糖の環の５’位および２’位における修飾（ＰＣＴ／ＵＳ９４／０２９９３号）、例えば、５’－ＣＨ_２置換２’－Ｏ－保護ヌクレオシド（Ｗｕら、ＨｅｌｖｅｔｉｃａＣｈｉｍｉｃａＡｃｔａ、２０００、８３巻、１１２７～１１４３頁およびＷｕら、ＢｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅＣｈｅｍ．１９９９、１０巻、９２１～９２４）を含む。いくつかの場合において、非天然核酸は、オリゴヌクレオチドへの組み込みのために製造されたアミド連結ヌクレオシドダイマーを含み、ここで、ダイマー中の３’連結ヌクレオシド（５’から３’）は、２’－ＯＣＨ_３および５’－（Ｓ）－ＣＨ_３（Ｍｅｓｍａｅｋｅｒら、Ｓｙｎｌｅｔｔ、１９９７、１２８７～１２９０頁）を含む。非天然核酸は、２’－置換５’－ＣＨ_２（またはＯ）修飾ヌクレオシド（ＰＣＴ／ＵＳ９２／０１０２０号）を含むことができる。非天然核酸は、５’－メチレンホスホネートＤＮＡおよびＲＮＡモノマーおよびダイマー（Ｂｏｈｒｉｎｇｅｒら、Ｔｅｔ．Ｌｅｔｔ．、１９９３、３４巻、２７２３～２７２６頁；Ｃｏｌｌｉｎｇｗｏｏｄら、Ｓｙｎｌｅｔｔ、１９９５、７巻、７０３～７０５頁；およびＨｕｔｔｅｒら、ＨｅｌｖｅｔｉｃａＣｈｉｍｉｃａＡｃｔａ、２００２、８５巻、２７７７～２８０６頁）を含むことができる。非天然核酸は、２’－置換を有する５’－ホスホネートモノマー（米国特許出願公開第２００６／００７４０３５号）および他の修飾された５’－ホスホネートモノマー（国際公開第１９９７／３５８６９号）を含むことができる。非天然核酸は、５’－修飾されたメチレンホスホネートモノマー（欧州特許出願公開第６１４９０７号および欧州特許出願公開第６２９６３３号）を含むことができる。非天然核酸は、５’および／もしくは６’位にヒドロキシル基を含む５’または６’－ホスホネートリボヌクレオシドのアナログ（Ｃｈｅｎら、Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ＳｕｌｆｕｒａｎｄＳｉｌｉｃｏｎ、２００２、７７７巻、１７８３～１７８６頁；Ｊｕｎｇら、Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、２０００、８巻、２５０１～２５０９頁；Ｇａｌｌｉｅｒら、Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、２００７、９２５～９３３頁；およびＨａｍｐｔｏｎら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、１９７６、１９巻（８号）、１０２９～１０３３頁）を含むことができる。非天然核酸は、５’－ホスフェート基を有する５’－ホスホネートデオキシリボヌクレオシドモノマーおよびダイマー（Ｎａｗｒｏｔら、Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ、２００６、１６巻（１号）、６８～８２頁）を含むことができる。非天然核酸は、６’－ホスホネート基を有するヌクレオシドを含むことができ、ここで、５’または／および６’位は、無置換、またはチオ－ｔｅｒｔ－ブチル基（ＳＣ（ＣＨ_３）_３）（およびそのアナログ）；メチレンアミノ基（ＣＨ_２ＮＨ_２）（およびそのアナログ）またはシアノ基（ＣＮ）（およびそのアナログ）（Ｆａｉｒｈｕｒｓｔら、Ｓｙｎｌｅｔｔ、２００１、４巻、４６７～４７２頁；Ｋａｐｐｌｅｒら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、１９８６、２９巻、１０３０～１０３８頁；Ｋａｐｐｌｅｒら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、１９８２、２５巻、１１７９～１１８４頁；Ｖｒｕｄｈｕｌａら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、１９８７、３０巻、８８８～８９４頁；Ｈａｍｐｔｏｎら、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．、１９７６、１９巻、１３７１～１３７７頁；Ｇｅｚｅら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ、１９８３、１０５巻（２６号）、７６３８～７６４０頁；およびＨａｍｐｔｏｎら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ、１９７３、９５巻（１３号）、４４０４～４４１４頁）で置換される。

いくつかの実施形態において、非天然核酸は、糖部分の修飾も含む。いくつかの場合において、核酸は、糖基が修飾された１つまたはそれ以上のヌクレオシドを含有する。そのような糖が修飾されたヌクレオシドは、増強されたヌクレアーゼ安定性、増加した結合親和性、またはいくつかの他の有利な生物学的性質が付与される場合がある。ある特定の実施形態において、核酸は、化学修飾されたリボフラノース環部分を含む。化学修飾されたリボフラノース環の例としては、限定されないが、置換基の付加（５’および／または２’置換基；二環式核酸（ＢＮＡ）を形成する２つの環原子の架橋；リボシル環の酸素原子のＳ、Ｎ（Ｒ）もしくはＣ（Ｒ_１）（Ｒ_２）（Ｒ＝Ｈ、Ｃ_１～Ｃ_１２アルキルまたは保護基）による置き換え；ならびにそれらの組み合わせを含む）が挙げられる。化学修飾された糖の例は、国際公開第２００８／１０１１５７号、米国特許出願公開第２００５／０１３０９２３号および国際公開第２００７／１３４１８１号に見ることができる。

いくつかの例において、修飾された核酸は、修飾された糖または糖アナログを含む。したがって、リボースおよびデオキシリボースに加えて、糖部分は、ペントース、デオキシペントース、ヘキソース、デオキシヘキソース、グルコース、アラビノース、キシロース、リキソース、または糖の「アナログ」のシクロペンチル基であることができる。糖は、ピラノシルまたはフラノシルの形態であることができる。糖部分は、リボース、デオキシリボース、アラビノースまたは２’－Ｏ－アルキルリボースのフラノシドであることができ、糖は、［アルファ］または［ベータ］アノマー配置のいずれかのそれぞれの複素環塩基に結合することができる。糖修飾としては、限定されるものではないが、２’－アルコキシ－ＲＮＡアナログ、２’－アミノ－ＲＮＡアナログ、２’－フルオロ－ＤＮＡおよび２’－アルコキシ－またはアミノ－ＲＮＡ／ＤＮＡキメラが挙げられる。例えば、糖修飾としては、２’－Ｏ－メチル－ウリジンまたは２’－Ｏ－メチル－シチジンを挙げることができる。糖修飾としては、２’－Ｏ－アルキル置換デオキシリボヌクレオシドおよび２’－Ｏ－エチレングリコール様リボヌクレオシドが挙げられる。そのような糖または糖アナログが複素環塩基（核酸塩基）に結合する、これらの糖または糖アナログおよびそれぞれの「ヌクレオシド」の製造は、公知である。糖修飾はまた、他の修飾を用いて作製し、それと組み合わせることができる。

糖部分への修飾は、リボースおよびデオキシリボースの天然修飾、ならびに非天然修飾を含む。糖修飾としては、限定されるものではないが、以下の２位における修飾：ＯＨ；Ｆ；Ｏ－、Ｓ－もしくはＮ－アルキル；Ｏ－、Ｓ－もしくはＮ－アルケニル；Ｏ－、Ｓ－もしくはＮ－アルキニル；またはＯ－アルキル－Ｏ－アルキルが挙げられ、ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換または無置換のＣ_１～Ｃ_１０アルキルもしくはＣ_２～Ｃ１０アルケニルおよびアルキニルであってもよい。２’糖修飾としては、限定されるものではないが、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２（式中、ｎおよびｍは、１～約１０である）も挙げられる。

２’位における他の修飾としては、限定されるものではないが、Ｃ_１～Ｃ_１０低級アルキル、置換低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリル、Ｏ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基、またはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、および類似の性質を有する他の置換基が挙げられる。類似の修飾はまた、糖の他の位置、特に、３’末端ヌクレオチドまたは２’－５’連結オリゴヌクレオチドにおける糖の３’位、および５’末端ヌクレオチドの５’位において行うことができる。修飾された糖は、ＣＨ_２およびＳなどの架橋している環の酸素において修飾を含有するものも含む。ヌクレオチドの糖アナログは、ペントフラノシル糖の代わりにシクロブチル部分などの糖ミメティックを有することもできる。米国特許第４，９８１，９５７号；同第５，１１８，８００号；同第５，３１９，０８０号；同第５，３５９，０４４号；同第５，３９３，８７８号；同第５，４４６，１３７号；同第５，４６６，７８６号；同第５，５１４，７８５号；同第５，５１９，１３４号；同第５，５６７，８１１号；同第５，５７６，４２７号；同第５，５９１，７２２号；同第５，５９７，９０９号；同第５，６１０，３００号；同第５，６２７，０５３号；同第５，６３９，８７３号；同第５，６４６，２６５号；同第５，６５８，８７３号；同第５，６７０，６３３号；同第４，８４５，２０５号；同第５，１３０，３０２号；同第５，１３４，０６６号；同第５，１７５，２７３号；同第５，３６７，０６６号；同第５，４３２，２７２号；同第５，４５７，１８７号；同第５，４５９，２５５号；同第５，４８４，９０８号；同第５，５０２，１７７号；同第５，５２５，７１１号；同第５，５５２，５４０号；同第５，５８７，４６９号；同第５，５９４，１２１号、同第５，５９６，０９１号；同第５，６１４，６１７号；同第５，６８１，９４１号；および同第５，７００，９２０号などの、そのような修飾された糖構造の製造を教示し、塩基修飾の範囲を詳述および記載する多数の米国特許があり、それらのそれぞれは、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。

修飾された糖部分を有する核酸の例としては、限定されないが、５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）、４’－Ｓ、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３および２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３置換基を含む核酸が挙げられる。２’位における置換基は、アリル、アミノ、アジド、チオ、Ｏ－アリル、Ｏ－（Ｃ_１～Ｃ_１Ｏアルキル）、ＯＣＦ_３、Ｏ（ＣＨ_２）_２ＳＣＨ_３、Ｏ（ＣＨ_２）_２－Ｏ－Ｎ（Ｒ_ｍ）（Ｒ_ｎ）およびＯ－ＣＨ_２－Ｃ（＝Ｏ）－Ｎ（Ｒ_ｍ）（Ｒ_ｎ）（式中、それぞれのＲ_ｍおよびＲ_ｎは、独立して、Ｈ、または置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０アルキルである）から選択することもできる。

ある特定の実施形態において、本明細書に記載の核酸は、１つまたはそれ以上の二環式核酸を含む。ある特定のそのような実施形態において、二環式核酸は、４’および２’リボシル環原子の間の架橋を含む。ある特定の実施形態において、本明細書に提供される核酸は、１つまたはそれ以上の二環式核酸を含み、ここで、架橋は、４’－２’二環式核酸を含む。そのような４’－２’二環式核酸の例としては、限定されるものではないが、式：４’－（ＣＨ_２）－Ｏ－２’（ＬＮＡ）；４’－（ＣＨ_２）－Ｓ－２’；４’－（ＣＨ_２）_２－Ｏ－２’（ＥＮＡ）；４’－ＣＨ（ＣＨ_３）－Ｏ－２’および４’－ＣＨ（ＣＨ_２ＯＣＨ_３）－Ｏ－２’、ならびにそれらのアナログ（米国特許第７，３９９，８４５号を参照されたい）；４’－Ｃ（ＣＨ_３）（ＣＨ_３）－Ｏ－２’およびそのアナログ（国際公開第２００９／００６４７８号、国際公開第２００８／１５０７２９号、米国特許出願公開第２００４／０１７１５７０号、米国特許第７，４２７，６７２号、Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙａら、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、２０９巻、７４号、１１８～１３４頁および国際公開第２００８／１５４４０１号を参照されたい）の１つが挙げられる。例えば、Ｓｉｎｇｈら、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．、１９９８、４巻、４５５～４５６頁；Ｋｏｓｈｋｉｎら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ、１９９８、５４巻、３６０７～３６３０頁；Ｗａｈｌｅｓｔｅｄｔら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．、２０００、９７巻、５６３３～５６３８頁；Ｋｕｍａｒら、Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．、１９９８、８巻、２２１９～２２２２頁；Ｓｉｎｇｈら、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、１９９８、６３巻、１００３５～１００３９頁；Ｓｒｉｖａｓｔａｖａら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、２００７、１２９巻（２６号）８３６２～８３７９頁；Ｅｌａｙａｄｉら、Ｃｕｒｒ．ＯｐｉｎｉｏｎＩｎｖｅｎｓ．Ｄｒｕｇｓ、２００１、２巻、５５８～５６１頁；Ｂｒａａｓｃｈら、Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｌ、２００１、８巻、１～７頁；Ｏｒａｍら、Ｃｕｒｒ．ＯｐｉｎｉｏｎＭｏｌ．Ｔｈｅｒ．、２００１、３巻、２３９～２４３頁；米国特許第４，８４９，５１３号：同第５，０１５，７３３号：同第５，１１８，８００号：同第５，１１８，８０２号：同第７，０５３，２０７号：同第６，２６８，４９０号：同第６，７７０，７４８号：同第６，７９４，４９９号：同第７，０３４，１３３号：同第６，５２５，１９１号：同第６，６７０，４６１号：および同第７，３９９，８４５号；国際公開第２００４／１０６３５６号、国際公開第１９９４／１４２２６号、国際公開第２００５／０２１５７０号、国際公開第２００７／０９００７１および国際公開第２００７／１３４１８１号；米国特許出願公開第２００４／０１７１５７０号、同第２００７／０２８７８３１号および同第２００８／００３９６１８号；米国仮出願第６０／９８９，５７４号、同第６１／０２６，９９５号、同第６１／０２６，９９８号、同第６１／０５６，５６４号、同第６１／０８６，２３１号、同第６１／０９７，７８７号および同第６１／０９９，８４４号；ならびに国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６４５９１号、同第ＰＣＴＵＳ２００８／０６６１５４号、同第ＰＣＴＵＳ２００８／０６８９２２号および同第ＰＣＴ／ＤＫ９８／００３９３号も参照されたい。

ある特定の実施形態において、核酸は、連結された核酸を含む。核酸は、任意の核酸間の連結を使用して、一緒に連結することができる。核酸間連結基の２つの主なクラスは、リン原子の存在または非存在によって定義される。代表的なリン含有核酸間連結としては、限定されるものではないが、ホスホジエステル、ホスホトリエステル、メチルホスホネート、ホスホルアミデートおよびホスホロチオエート（Ｐ＝Ｓ）が挙げられる。代表的なリン不含有核酸間連結基としては、限定されるものではないが、メチレンメチルイミノ（－ＣＨ_２－Ｎ（ＣＨ_３）－Ｏ－ＣＨ_２－）、チオジエステル（－Ｏ－Ｃ（Ｏ）－Ｓ－）、チオノカルバメート（－Ｏ－Ｃ（Ｏ）（ＮＨ）－Ｓ－）；シロキサン（－Ｏ－Ｓｉ（Ｈ）_２－Ｏ－）；およびＮ，Ｎ^＊－ジメチルヒドラジン（－ＣＨ_２－Ｎ（ＣＨ_３）－Ｎ（ＣＨ_３））が挙げられる。ある特定の実施形態において、キラル原子を有する核酸間連結は、ラセミ混合物として、別々のエナンチオマー、例えば、アルキルホスホネートおよびホスホロチオエートとして、製造することができる。非天然核酸は、単一の修飾を含有することができる。非天然核酸は、１つの部分内に、または異なる部分の間に、複数の修飾を含有することができる。

核酸に対する主鎖のホスフェートの修飾としては、限定されるものではないが、メチルホスホネート、ホスホロチオエート、ホスホルアミデート（架橋または非架橋）、ホスホトリエステル、ホスホロジチオエート、ホスホジチオエートおよびボラノホスフェートが挙げられ、任意の組み合わせで使用することができる。他の非ホスフェート連結を使用することもできる。

いくつかの実施形態において、主鎖の修飾（例えば、メチルホスホネート、ホスホロチオエート、ホスホロアミデートおよびホスホロジチオエートのヌクレオチド間連結）は、修飾された核酸における免疫調節活性を付与することができ、および／またはインビボでのそれらの安定性を増強することができる。

いくつかの例において、リン誘導体（または修飾されたホスフェート基）は、糖または糖アナログ部分に結合し、モノホスフェート、ジホスフェート、トリホスフェート、アルキルホスホネート、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホルアミデートなどであることができる。修飾されたホスフェート連結または非ホスフェート連結を含有する例示的なポリヌクレオチドは、Ｐｅｙｒｏｔｔｅｓら、１９９６、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．２４巻：１８４１～１８４８頁；Ｃｈａｔｕｒｖｅｄｉら、１９９６、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．２４巻：２３１８～２３２３頁；およびＳｃｈｕｌｔｚら、（１９９６）ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．２４巻：２９６６～２９７３頁；Ｍａｔｔｅｕｃｃｉ、１９９７、「ＯｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅＡｎａｌｏｇｓ：ａｎＯｖｅｒｖｉｅｗ」ｉｎＯｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓａｓＴｈｅｒａｐｅｕｔｉｃＡｇｅｎｔｓ、（ＣｈａｄｗｉｃｋおよびＣａｒｄｅｗ編）ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ、ＮｅｗＹｏｒｋ、ＮＹ；Ｚｏｎ、１９９３、「ＯｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅＰｈｏｓｐｈｏｒｏｔｈｉｏａｔｅｓ」ｉｎＰｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒＯｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓａｎｄＡｎａｌｏｇｓ、ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、ＨｕｍａｎａＰｒｅｓｓ、１６５～１９０頁；Ｍｉｌｌｅｒら、１９７１、ＪＡＣＳ９３巻：６６５７～６６６５頁；Ｊａｇｅｒら、１９８８、Ｂｉｏｃｈｅｍ．２７巻：７２４７～７２４６頁；Ｎｅｌｓｏｎら、１９９７、ＪＯＣ６２巻：７２７８～７２８７頁；米国特許第５，４５３，４９６号；ならびにＭｉｃｋｌｅｆｉｅｌｄ、２００１、Ｃｕｒｒ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．８巻：１１５７～１１７９頁に見ることができる。

いくつかの場合において、主鎖の修飾は、アニオン性、中性またはカチオン性基などの代替部分でホスホジエステル連結を置き換えることを含む。そのような修飾の例としては、アニオン性ヌクレオシド間連結；Ｎ３’－Ｐ５’ホスホルアミデート修飾；ボラノホスフェートＤＮＡ；プロオリゴヌクレオチド；中性ヌクレオシド間連結、例えば、メチルホスホネート；アミド連結ＤＮＡ；メチレン（メチルイミノ）連結；ホルムアセタールおよびチオホルムアセタール連結；スルホニル基を含有する主鎖；モルホリノオリゴ；ペプチド核酸（ＰＮＡ）；ならびに正に荷電したデオキシリボ核酸グアニジン（ＤＮＧ）オリゴ（Ｍｉｃｋｌｅｆｉｅｌｄ、２００１、ＣｕｒｒｅｎｔＭｅｄｉｃｉｎａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ８巻：１１５７～１１７９頁）が挙げられる。修飾された核酸は、１つまたはそれ以上の修飾、例えば、ホスホジエステルおよびホスホロチオエート連結の組み合わせなどのホスフェート連結の組み合わせを含むキメラまたは混合主鎖を含むことができる。

ホスフェートについての代替物としては、例えば、短鎖アルキルまたはシクロアルキルのヌクレオシド間連結、混合ヘテロ原子およびアルキルもしくはシクロアルキルのヌクレオシド間連結、または１つもしくはそれ以上の短鎖ヘテロ原子または複素環のヌクレオシド間連結が挙げられる。これらとしては、モルホリノ連結を有するもの（一部分において、ヌクレオシドの糖部分から形成される）；シロキサン主鎖；スルフィド、スルホキシドおよびスルホン主鎖；ホルムアセチルおよびチオホルムアセチル主鎖；メチレンホルムアセチルおよびチオホルムアセチル主鎖；アルケン含有主鎖；スルファメート主鎖；メチレンイミノおよびメチレンヒドラジノ主鎖；スルホネートおよびスルホンアミド主鎖；アミド主鎖；ならびに混合Ｎ、Ｏ、ＳおよびＣＨ_２構成部分を有する他のものが挙げられる。多数の米国特許が、これらの種類のホスフェート置き換えの作製方法および使用方法を開示しており、限定されるものではないが、米国特許第５，０３４，５０６号；同第５，１６６，３１５号；同第５，１８５，４４４号；同第５，２１４，１３４号；同第５，２１６，１４１号；同第５，２３５，０３３号；同第５，２６４，５６２号；同第５，２６４，５６４号；同第５，４０５，９３８号；同第５，４３４，２５７号；同第５，４６６，６７７号；同第５，４７０，９６７号；同第５，４８９，６７７号；同第５，５４１，３０７号；同第５，５６１，２２５号；同第５，５９６，０８６号；同第５，６０２，２４０号；同第５，６１０，２８９号；同第５，６０２，２４０号；同第５，６０８，０４６号；同第５，６１０，２８９号；同第５，６１８，７０４号；同第５，６２３，０７０号；同第５，６６３，３１２号；同第５，６３３，３６０号；同第５，６７７，４３７号；および同第５，６７７，４３９号が挙げられる。ヌクレオチド代替物において、ヌクレオチドの糖およびホスフェート部分の両方を、例えば、アミド型連結（アミノエチルグリシン）（ＰＮＡ）によって置き換えることができることも理解される。米国特許第５，５３９，０８２号；同第５，７１４，３３１号；および同第５，７１９，２６２号は、ＰＮＡ分子の作製方法および使用方法を教示しており、そのそれぞれは、参照によって本明細書に組み入れられる。Ｎｉｅｌｓｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９１、２５４巻、１４９７～１５００頁も参照されたい。例えば、細胞の取り込みを増強するために、ヌクレオチドまたはヌクレオチドアナログに他の種類の分子を連結する（コンジュゲートする）ことも可能である。コンジュゲートは、ヌクレオチドまたはヌクレオチドアナログに化学的に連結することができる。そのようなコンジュゲートとしては、限定されるものではないが、脂質部分、例えば、コレステロール部分（Ｌｅｔｓｉｎｇｅｒら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ、１９８９、８６巻、６５５３～６５５６頁）、コール酸（Ｍａｎｏｈａｒａｎら、Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔ．、１９９４、４巻、１０５３～１０６０頁）、チオエーテル、例えば、ヘキシル－Ｓ－トリチルチオール（Ｍａｎｏｈａｒａｎら、Ａｎｎ．ＫＹ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．、１９９２、６６０巻、３０６～３０９頁；Ｍａｎｏｈａｒａｎら、Ｂｉｏｏｒｇ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔ．、１９９３、３巻、２７６５～２７７０頁）、チオコレステロール（Ｏｂｅｒｈａｕｓｅｒら、Ｎｕｃｌ．ＡｃｉｄｓＲｅｓ．、１９９２、２０巻、５３３～５３８頁）、脂肪族鎖、例えば、ドデカンジオールもしくはウンデシル残基（Ｓａｉｓｏｎ－Ｂｅｈｍｏａｒａｓら、ＥＭ５ＯＪ、１９９１、１０巻、１１１１～１１１８頁；Ｋａｂａｎｏｖら、ＦＥＢＳＬｅｔｔ．、１９９０、２５９巻、３２７～３３０頁；Ｓｖｉｎａｒｃｈｕｋら、Ｂｉｏｃｈｉｍｉｅ、１９９３、７５巻、４９～５４頁）、リン脂質、例えば、ジ－ヘキサデシル－ｒａｃ－グリセロールもしくはトリエチルアンモニウムｌ－ジ－Ｏ－ヘキサデシル－ｒａｃ－グリセロ－Ｓ－Ｈ－ホスホネート（Ｍａｎｏｈａｒａｎら、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．、１９９５、３６巻、３６５１～３６５４頁；Ｓｈｅａら、Ｎｕｃｌ．ＡｃｉｄｓＲｅｓ．、１９９０、１８巻、３７７７～３７８３頁）、ポリアミンもしくはポリエチレングリコール鎖（Ｍａｎｏｈａｒａｎら、Ｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅｓ＆Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ、１９９５、１４巻、９６９～９７３頁）、またはアダマンタン酢酸（Ｍａｎｏｈａｒａｎら、ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．、１９９５、３６巻、３６５１～３６５４頁）、パルミチル部分（Ｍｉｓｈｒａら、Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ、１９９５、１２６４巻、２２９～２３７頁）、またはオクタデシルアミンもしくはヘキシルアミノ－カルボニル－オキシコレステロール部分（Ｃｒｏｏｋｅら、Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｅｘｐ．Ｔｈｅｒ．、１９９６、２７７巻、９２３～９３７）が挙げられる。多数の米国特許が、そのようなコンジュゲートの製造を教示しており、限定されるものではないが、米国特許第４，８２８，９７９号；同第４，９４８，８８２号；同第５，２１８，１０５号；同第５，５２５，４６５号；同第５，５４１，３１３号；同第５，５４５，７３０号；同第５，５５２，５３８号；同第５，５７８，７１７号、同第５，５８０，７３１号；同第５，５９１，５８４号；同第５，１０９，１２４号；同第５，１１８，８０２号；同第５，１３８，０４５号；同第５，４１４，０７７号；同第５，４８６，６０３号；同第５，５１２，４３９号；同第５，５７８，７１８号；同第５，６０８，０４６号；同第４，５８７，０４４号；同第４，６０５，７３５号；同第４，６６７，０２５号；同第４，７６２，７７９号；同第４，７８９，７３７号；同第４，８２４，９４１号；同第４，８３５，２６３号；同第４，８７６，３３５号；同第４，９０４，５８２号；同第４，９５８，０１３号；同第５，０８２，８３０号；同第５，１１２，９６３号；同第５，２１４，１３６号；同第５，２４５，０２２号；同第５，２５４，４６９号；同第５，２５８，５０６号；同第５，２６２，５３６号；同第５，２７２，２５０号；同第５，２９２，８７３号；同第５，３１７，０９８号；同第５，３７１，２４１号、同第５，３９１，７２３号；同第５，４１６，２０３号、同第５，４５１，４６３号；同第５，５１０，４７５号；同第５，５１２，６６７号；同第５，５１４，７８５号；同第５，５６５，５５２号；同第５，５６７，８１０号；同第５，５７４，１４２号；同第５，５８５，４８１号；同第５，５８７，３７１号；同第５，５９５，７２６号；同第５，５９７，６９６号；同第５，５９９，９２３号；同第５，５９９，９２８号および同第５，６８８，９４１号が挙げられる。

非天然アミノ酸のタンパク質への複製、転写、翻訳および組み込みのための組成物ならびに方法において使用される核酸塩基を本明細書に記載する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の核酸塩基は、構造：

［式中、
それぞれのＸは、独立して、炭素または窒素であり；
Ｒ_２は、場合により、および存在する場合、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノまたはアジド基であり；
それぞれのＹは、独立して、硫黄、酸素、セレンまたは第二級アミンであり；
それぞれのＥは、独立して、酸素、硫黄またはセレンであり；
波線は、リボシル、デオキシリボシルもしくはジデオキシリボシル部分、またはそれらのアナログとの結合点を示し、リボシル、デオキシリボシルもしくはジデオキシリボシル部分、またはそれらのアナログは、遊離形態であるか、場合によりα－チオトリホスフェート、β－チオトリホスフェートもしくはγ－チオトリホスフェート基を含むモノホスフェート、ジホスフェートまたはトリホスフェート基に接続されるか、あるいはＲＮＡもしくはＤＮＡ中、またはＲＮＡアナログもしくはＤＮＡアナログ中に含まれる］
を含む。いくつかの実施形態において、Ｒ_２は、低級アルキル（例えば、Ｃ_１～Ｃ_６）、水素またはハロゲンである。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、Ｒ_２は、フルオロである。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、Ｘは、炭素である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、Ｅは、硫黄である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、Ｙは、硫黄である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、構造：

を有する。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、Ｅは、硫黄であり、Ｙは、硫黄である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、波線は、リボシルまたはデオキシリボシル部分との結合点を示す。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、波線は、トリホスフェート基に接続されるリボシルまたはデオキシリボシル部分との結合点を示す。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸ポリマーの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ｔＲＮＡの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ｔＲＮＡ中のアンチコドンの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ｍＲＮＡの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ｍＲＮＡのコドンの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ＲＮＡまたはＤＮＡの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、ＤＮＡ中のコドンの構成成分である。本明細書に記載の核酸塩基のいくつかの実施形態において、核酸塩基は、別の相補的な核酸塩基との核酸塩基対を形成する。

非天然デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）は、いくつかの場合において、本明細書に記載される非天然塩基（例えば、ｄ５ＳＩＣＳ、ｄＮａＭ、ｄＴＰＴ３、ｄＭＴＭＯ、ｄＣＮＭＯ、ｄＴＡＴ１）を含むメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）に転写される。例示的ｍＲＮＡコドンは、ＴＴＸ、ＴＧＸ、ＣＧＸ、ＡＧＸ、ＧＡＸ、ＣＡＸ、ＧＸＴ、ＣＸＴ、ＧＸＧ、ＡＸＧ、ＧＸＣ、ＡＸＣ、ＧＸＡ、ＣＸＣ、ＴＸＣ、ＡＴＸ、ＣＴＸ、ＴＴＸ、ＧＴＸ、ＴＡＸまたはＧＧＸ（ここで、Ｘは、２’デオキシリボシル部分に付着している非天然塩基である）を含む３つの連続したデオキシリボヌクレオチド（ＮＮＮ）を含む非天然ＤＮＡの例示的領域によってコードされる。例示的非天然ＤＮＡの転写に起因する例示的ｍＲＮＡコドンは、それぞれＵＵＸ、ＵＧＸ、ＣＧＸ、ＡＧＸ、ＧＡＸ、ＣＡＸ、ＧＸＵ、ＣＸＵ、ＧＸＧ、ＡＸＧ、ＧＸＣ、ＡＸＣ、ＧＸＡ、ＣＸＣ、ＵＸＣ、ＡＵＸ、ＣＵＸ、ＵＵＸ、ＧＵＸ、ＵＡＸまたはＧＧＸ（ここで、Ｘは、リボシル部分に付着している非天然塩基である）を含む３つの連続したリボヌクレオチド（ＮＮＮ）を含む。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、コドン配列中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）にある。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、コドン配列中の第２の（または中央の）位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）にある。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、コドン配列中の第３の（最後の）位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）にある。

本明細書に記載されるコドンを含むｍＲＮＡは、いくつかの場合において、細胞（例えば、真核細胞）においてインビボで翻訳される。本明細書に記載される非天然塩基を含むｍＲＮＡの翻訳は、本明細書に記載されるｍＲＮＡコドン配列の逆相補体であるアンチコドン配列を含むトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）によって媒介される。いくつかの実施形態では、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＡＡ、ＸＡＡ、ＹＣＡ、ＸＣＡ、ＹＣＧ、ＸＣＧ、ＹＣＵ、ＸＣＵ、ＹＵＣ、ＸＵＣ、ＹＵＧ、ＸＵＧ、ＡＹＣ、ＡＹＧ、ＣＹＣ、ＣＹＵ、ＧＹＣ、ＧＹＵ、ＵＹＣ、ＧＹＧ、ＧＹＡ、ＹＡＵ、ＸＡＵ、ＸＡＧ、ＹＡＧ、ＸＡＣ、ＹＡＣ、ＸＵＡ、ＹＵＡ、ＸＣＣまたはＹＣＣ（ここで、ＸおよびＹは各々、非天然塩基を表し、ＸおよびＹは、同一ではない）を含む非天然塩基を含む。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、アンチコドン配列中の第１の位置（Ｘ／Ｙ－Ｎ－Ｎ）にある。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、アンチコドン配列中の第２の（または中央の）位置（Ｎ－Ｘ／Ｙ－Ｎ）にある。いくつかの実施形態では、非天然塩基は、アンチコドン配列中の第３の（最後の）位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ／Ｙ）にある。

核酸塩基対形成性
いくつかの実施形態では、非天然ヌクレオチドは、例えば、翻訳の間に、別の非天然ヌクレオチドと塩基対（非天然塩基対；ＵＢＰ）を形成する。例えば、第１の非天然核酸は、第２の非天然核酸と塩基対を形成することができる。例えば、翻訳の間に塩基対を形成することができる非天然ヌクレオシド三リン酸の１つの対として、（ｄ）５ＳＩＣＳを含むヌクレオチドおよび（ｄ）ＮａＭを含むヌクレオチドが挙げられる。他の例として、限定するものではないが：（ｄ）ＣＮＭＯを含むヌクレオチドおよび（ｄ）ＴＰＴ３を含むヌクレオチドが挙げられる。そのような非天然ヌクレオチドは、リボースまたはデオキシリボース糖部分（「（ｄ）」によって示される）を有することができる。例えば、核酸中に組み込まれた場合に塩基対を形成することができる非天然ヌクレオシド三リン酸の１つの対として、ＴＡＴ１を含むヌクレオチドおよびＮａＭを含むヌクレオチドが挙げられる。いくつかの実施形態では、核酸中に組み込まれた場合に塩基対を形成することができる非天然ヌクレオシド三リン酸の１つの対として、ｄＣＮＭＯを含むヌクレオチドおよびＴＡＴ１を含むヌクレオチドが挙げられる。いくつかの実施形態では、核酸中に組み込まれた場合に塩基対を形成することができる非天然ヌクレオシド三リン酸の１つの対として、ｄＴＰＴ３を含むヌクレオチドおよびＮａＭを含むヌクレオチドが挙げられる。いくつかの実施形態では、非天然核酸は、天然核酸（Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）と塩基対を実質的に形成しない。いくつかの実施形態では、非天然核酸は、天然核酸と塩基対を形成することができる。

いくつかの実施形態において、非天然（デオキシ）リボヌクレオチドは、ＵＢＰを形成することができる非天然（デオキシ）リボヌクレオチドであるが、実質的に、それぞれの天然（デオキシ）リボヌクレオチドのいずれかと塩基対を形成しない。いくつかの実施形態において、非天然（デオキシ）リボヌクレオチドは、ＵＢＰを形成することができる非天然（デオキシ）リボヌクレオチドであるが、実質的に、１つまたはそれ以上の天然核酸と塩基対を形成しない。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ａ、ＴおよびＣと塩基対を形成することができないが、Ｇと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ａ、ＴおよびＧと塩基対を形成することができないが、Ｃと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ｃ、ＧおよびＡと塩基対を形成することができないが、Ｔと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ｃ、ＧおよびＴと塩基対を形成することができないが、Ａと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＡおよびＴと塩基対を形成することができないが、ＣおよびＧと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＡおよびＣと塩基対を形成することができないが、ＴおよびＧと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＡおよびＧと塩基対を形成することができないが、ＣおよびＴと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＣおよびＴと塩基対を形成することができないが、ＡおよびＧと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＣおよびＧと塩基対を形成することができないが、ＴおよびＧと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、ＴおよびＧと塩基対を形成することができないが、ＡおよびＧと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ｇと塩基対を形成することができないが、Ａ、ＴおよびＣと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ａと塩基対を形成することができないが、Ｇ、ＴおよびＣと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ｔと塩基対を形成することができないが、Ｇ、ＡおよびＣと塩基対を形成することができる。例えば、非天然核酸は、実質的に、Ｃと塩基対を形成することができないが、Ｇ、ＴおよびＡと塩基対を形成することができる。

例示的、インビボ条件下で（例えば、ｔＲＮＡとｍＲＮＡの間のようなＲＮＡにおいて）非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能な非天然ヌクレオチドとして、限定するものではないが、５ＳＩＣＳ、ｄ５ＳＩＣＳ、ＮａＭ、ｄＮａＭ、ｄＴＰＴ３、ｄＭＴＭＯ、ｄＣＮＭＯ、ＴＡＴ１およびそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、非天然ヌクレオチド塩基対として、限定するものではないが：

およびその対応するリボ（ＲＮＡ）を含む。

非天然塩基対（ＵＢＰ）は、ｍＲＮＡのコドン配列とｔＲＮＡのアンチコドン配列の間に形成され、ｍＲＮＡの非天然ポリペプチドへの翻訳を促進する。コドン－アンチコドンのＵＢＰは、いくつかの例では、ｍＲＮＡの５’から３’へ読まれる３つの連続した核酸（例えば、ＵＵＸ）を含むコドン配列およびｔＲＮＡの５’から３’へ読まれる３つの連続した核酸（例えば、ＹＡＡまたはＸＡＡ）を含むアンチコドン配列を含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＵＵＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＡＡまたはＸＡＡである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＵＧＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＣＡまたはＸＣＡである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＣＧＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＣＧまたはＸＣＧである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＡＧＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＣＵまたはＸＣＵである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＡＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＵＣまたはＸＵＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＣＡＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＵＧまたはＸＵＧである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＸＵである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＡＹＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＣＸＵである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＡＹＧである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＸＧである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＣＹＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＡＸＧである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＣＹＵである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＸＣである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＧＹＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＡＸＣである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＧＹＵである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＸＡである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＵＹＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＣＸＣである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＧＹＧである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＵＸＣである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンはＧＹＡである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＡＵＸである場合にはｔＲＮＡアンチコドンは、ＹＡＵまたはＸＡＵである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＣＵＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＸＡＧまたはＹＡＧである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＵＵＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＸＡＡまたはＹＡＡである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＵＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＸＡＣまたはＹＡＣである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＵＡＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＸＵＡまたはＹＵＡである。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡコドンがＧＧＸである場合には、ｔＲＮＡアンチコドンは、ＸＣＣまたはＹＣＣである。

天然および非天然アミノ酸
本明細書で使用される場合、アミノ酸残基とは、アミノ基およびカルボキシル基の両方を含む分子を指してもよい。適切なアミノ酸としては、限定するものではないが、天然に存在するアミノ酸のＤ異性体およびＬ異性体の両方、ならびに有機合成または任意の他の方法によって調製された天然には存在しないアミノ酸が挙げられる。本明細書で使用される用語アミノ酸としては、限定するものではないが、α－アミノ酸、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、およびアミノ酸アナログが挙げられる。

「α－アミノ酸」という用語は、α－炭素と呼ばれる、炭素に結合したアミノ基およびカルボキシル基の両方を含む分子を指してもよい。例えば：

「β－アミノ酸」という用語は、β配置のアミノ基とカルボキシル基の両方を含む分子を指すことができる。

「天然に存在するアミノ酸」とは、自然界で合成されたペプチドに一般的に見出される２０のアミノ酸のうちのいずれか１つを指し得、一文字の略語Ａ、Ｒ、Ｎ、Ｃ、Ｄ、Ｑ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｌ、Ｋ、Ｍ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｔ、Ｗ、Ｙ、およびＶとして知られる。

次の表は、天然アミノ酸の特性の要約を示している。

「疎水性アミノ酸」としては、小さい疎水性アミノ酸および大きい疎水性アミノ酸が挙げられる。「小さい疎水性アミノ酸」とは、グリシン、アラニン、プロリン、およびそれらのアナログであってもよい。「大きい疎水性アミノ酸」とは、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン、およびそれらのアナログであってもよい。「極性アミノ酸」とは、セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、システイン、チロシン、およびそれらのアナログであってもよい。「荷電アミノ酸」は、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタメート、およびそれらのアナログであってもよい。

「アミノ酸アナログ」とは、アミノ酸に構造的に類似しており、ペプチド模倣大環状分子の形成においてアミノ酸の代わりになり得る分子であり得る。アミノ酸アナログとしては、限定するものではないが、βアミノ酸およびアミノ酸であって、アミノ基またはカルボキシ基が同様に反応性の基で置換されているもの（例えば、第一級アミンの第二級もしくは第三級アミンによる置換、またはカルボキシ基のエステルによる置換）が挙げられる。

「非標準アミノ酸（ｎｃＡＡ）」または「非天然アミノ酸」とは、自然界で合成されたペプチドに一般的に見られる２０個のアミノ酸のうちの１つではないアミノ酸であり得、１文字の略語Ａ、Ｒ、Ｎ、Ｃ、Ｄ、Ｑ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｌ、Ｋ、Ｍ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｔ、Ｗ、Ｙ、およびＶで知られている。ある場合には、非天然アミノ酸は、非標準アミノ酸のサブセットである。

アミノ酸アナログは、β－アミノ酸アナログを含み得る。β－アミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：環状βアミノ酸アナログ；β－アラニン；（Ｒ）－β－フェニルアラニン；（Ｒ）－１，２，３，４－テトラヒドロ－イソキノリン－３－酢酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（１－ナフチル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２，４－ジクロロフェニル）酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－クロロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－シアノフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－フルオロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－フリル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－メチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－ナフチル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－チエニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（２－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３，４－ジクロロフェニル）酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３，４－ジフルオロフェニル）酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－ベンゾチエニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－クロロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－シアノフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－フルオロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－メチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－ピリジル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－チエニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（３－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－ブロモフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－クロロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－シアノフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－フルオロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－ヨードフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－メチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－ニトロフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－ピリジル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－（４－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－４－ペンタフルオロ－フェニル酪酸；（Ｒ）－３－アミノ－５－ヘキセン酸；（Ｒ）－３－アミノ－５－ヘキシン酸；（Ｒ）－３－アミノ－５－フェニルペンタン酸；（Ｒ）－３－アミノ－６－フェニル－５－ヘキセン酸；（Ｓ）－１，２，３，４－テトラヒドロ－イソキノリン－３－酢酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（１－ナフチル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２，４－ジクロロフェニル）酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－クロロフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－シアノフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－フルオロフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－フリル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－メチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－ナフチル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－チエニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（２－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３，４－ジクロロフェニル）酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３，４－ジフルオロフェニル）酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－ベンゾチエニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－クロロフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－シアノフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－フルオロフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－メチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－ピリジル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－チエニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（３－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－ブロモフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－クロロフェニル）酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－シアノフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－フルオロフェニル）酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－ヨードフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－メチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－ニトロフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－ピリジル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－（４－トリフルオロメチルフェニル）－酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－４－ペンタフルオロ－フェニル酪酸；（Ｓ）－３－アミノ－５－ヘキセン酸；（Ｓ）－３－アミノ－５－ヘキシン酸；（Ｓ）－３－アミノ－５－フェニルペンタン酸；（Ｓ）－３－アミノ－６－フェニル－５－ヘキセン酸；１，２，５，６－テトラヒドロピリジン－３－カルボン酸；１，２，５，６－テトラヒドロピリジン－４－カルボン酸；３－アミノ－３－（２－クロロフェニル）－プロピオン酸；３－アミノ－３－（２－チエニル）－プロピオン酸；３－アミノ－３－（３－ブロモフェニル）－プロピオン酸；３－アミノ－３－（４－クロロフェニル）－プロピオン酸；３－アミノ－３－（４－メトキシフェニル）－プロピオン酸；３－アミノ－４，４，４－トリフルオロ－酪酸；３－アミノアジピン酸；Ｄ－β－フェニルアラニン；β－ロイシン；Ｌ－β－ホモアラニン；Ｌ－β－ホモアスパラギン酸γ－ベンジルエステル；Ｌ－β－ホモグルタミン酸δ－ベンジルエステル；Ｌ－β－ホモイソロイシン；Ｌ－β－ホモロイシン；Ｌ－β－ホモメチオニン；Ｌ－β－ホモフェニルアラニン；Ｌ－β－ホモプロリン；Ｌ－β－ホモトリプトファン；Ｌ－β－ホモバリン；Ｌ－Ｎω－ベンジルオキシカルボニル－β－ホモリジン；Ｎω－Ｌ－β－ホモアルギニン；Ｏ－ベンジル－Ｌ－β－ホモヒドロキシプロリン；Ｏ－ベンジル－Ｌ－β－ホモセリン；Ｏ－ベンジル－Ｌ－β－ホモトレオニン；Ｏ－ベンジル－Ｌ－β－ホモチロシン；γ－トリチル－Ｌ－β－ホモアスパラギン；（Ｒ）－β－フェニルアラニン；Ｌ－β－ホモアスパラギン酸γ－ｔ－ブチルエステル；Ｌ－β－ホモグルタミン酸δ－ｔ－ブチルエステル；Ｌ－Ｎω－β－ホモリジン；Ｎδ－トリチル－Ｌ－β－ホモグルタミン；Ｎω－２，２，４，６，７－ペンタメチル－ジヒドロベンゾフラン－５－スルホニル－Ｌ－β－ホモアルギニン；Ｏ－ｔ－ブチル－Ｌ－β－ホモヒドロキシ－プロリン；Ｏ－ｔ－ブチル－Ｌ－β－ホモセリン；Ｏ－ｔ－ブチル－Ｌ－β－ホモトレオニン；Ｏ－ｔ－ブチル－Ｌ－β－ホモチロシン；２－アミノシクロペンタンカルボン酸；および２－アミノシクロヘキサンカルボン酸。

アミノ酸アナログとしては、アラニン、バリン、グリシンまたはロイシンのアナログが挙げられ得る。アラニン、バリン、グリシン、およびロイシンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：α－メトキシグリシン；α－アリル－Ｌ－アラニン；α－アミノイソ酪酸；α－メチル－ロイシン；β－（１－ナフチル）－Ｄ－アラニン；β－（１－ナフチル）－Ｌ－アラニン；β－（２－ナフチル）－Ｄ－アラニン；β－（２－ナフチル）－Ｌ－アラニン；β－（２－ピリジル）－Ｄ－アラニン；β－（２－ピリジル）－Ｌ－アラニン；β－（２－チエニル）－Ｄ－アラニン；β－（２－チエニル）－Ｌ－アラニン；β－（３－ベンゾチエニル）－Ｄ－アラニン；β－（３－ベンゾチエニル）－Ｌ－アラニン；β－（３－ピリジル）－Ｄ－アラニン；β－（３－ピリジル）－Ｌ－アラニン；β－（４－ピリジル）－Ｄ－アラニン；β－（４－ピリジル）－Ｌ－アラニン；β－クロロ－Ｌ－アラニン；β－シアノ－Ｌ－アラニン；β－シクロヘキシル－Ｄ－アラニン；β－シクロヘキシル－Ｌ－アラニン；β－シクロペンテン－１－イル－アラニン；β－シクロペンチル－アラニン；β－シクロプロピル－Ｌ－Ａｌａ－ＯＨ．ジシクロヘキシルアンモニウム塩；β－ｔ－ブチル－Ｄ－アラニン；β－ｔ－ブチル－Ｌ－アラニン；γ－アミノ酪酸；Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；２，４－ジニトロフェニルグリシン；２，５－ジヒドロ－Ｄ－フェニルグリシン；２－アミノ－４，４，４－トリフルオロ酪酸；２－フルオロ－フェニルグリシン；３－アミノ－４，４，４－トリフルオロ－酪酸；３－フルオロバリン；４，４，４－トリフルオロバリン；４，５－デヒドロ－Ｌ－ｌｅｕ－ＯＨ．ジシクロヘキシルアンモニウム塩；４－フルオロ－Ｄ－フェニルグリシン；４－フルオロ－Ｌ－フェニルグリシン；４－ヒドロキシ－Ｄ－フェニルグリシン；５，５，５－トリフルオロロイシン；６－アミノヘキサン酸；シクロペンチル－Ｄ－Ｇｌｙ－ＯＨ．ジシクロヘキシルアンモニウム塩；シクロペンチル－Ｇｌｙ－ＯＨ．ジシクロヘキシルアンモニウム塩；Ｄ－α，β－ジアミノプロピオン酸；Ｄ－α－アミノ酪酸；Ｄ－α－ｔ－ブチルグリシン；Ｄ－（２－チエニル）グリシン；Ｄ－（３－チエニル）グリシン；Ｄ－２－アミノカプロン酸；Ｄ－２－インダニルグリシン；Ｄ－アリルグリシン－ジシクロヘキシルアンモニウム塩；Ｄ－シクロヘキシルグリシン；Ｄ－ノルバリン；Ｄ－フェニルグリシン；β－アミノ酪酸；β－アミノイソ酪酸；（２－ブロモフェニル）グリシン；（２－メトキシフェニル）グリシン；（２－メチルフェニル）グリシン；（２－チアゾイル）グリシン；（２－チエニル）グリシン；２－アミノ－３－（ジメチルアミノ）－プロピオン酸；Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；Ｌ－α－アミノ酪酸；Ｌ－α－ｔ－ブチルグリシン；Ｌ－（３－チエニル）グリシン；Ｌ－２－アミノ－３－（ジメチルアミノ）－プロピオン酸；Ｌ－２－アミノカプロン酸ジシクロヘキシル－アンモニウム塩；Ｌ－２－インダニルグリシン；Ｌ－アリルグリシンジシクロヘキシルアンモニウム塩；Ｌ－シクロヘキシルグリシン；Ｌ－フェニルグリシン；Ｌ－プロパルギルグリシン；Ｌ－ノルバリン；Ｎ－α－アミノメチル－Ｌ－アラニン；Ｄ－α，γ－ジアミノ酪酸；Ｌ－α，γ－ジアミノ酪酸；β－シクロプロピル－Ｌ－アラニン；（Ｎ－β－（２，４－ジニトロフェニル））－Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；（Ｎ－β－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソシクロヘキサ－１－イリデン）エチル）－Ｄ－α，β－ジアミノプロピオン酸；（Ｎ－β－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソシクロヘキサ－１－イリデン）エチル）－Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；（Ｎ－β－４－メチルトリチル）－Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；（Ｎ－β－アリルオキシカルボニル）－Ｌ－α，β－ジアミノプロピオン酸；（Ｎ－γ－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソシクロヘキサ－１－イリデン）エチル）－Ｄ－α，γ－ジアミノ酪酸；（Ｎ－γ－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソシクロヘキサ－１－イリデン）エチル）－Ｌ－α，γ－ジアミノ酪酸；（Ｎ－γ－４－メチルトリチル）－Ｄ－α，γ－ジアミノ酪酸；（Ｎ－γ－４－メチルトリチル）－Ｌ－α，γ－ジアミノ酪酸；（Ｎ－γ－アリルオキシカルボニル）－Ｌ－α，γ－ジアミノ酪酸；Ｄ－α，γ－ジアミノ酪酸；４，５－デヒドロ－Ｌ－ロイシン；シクロペンチル－Ｄ－Ｇｌｙ－ＯＨ；シクロペンチル－Ｇｌｙ－ＯＨ；Ｄ－アリルグリシン；Ｄ－ホモシクロヘキシルアラニン；Ｌ－１－ピレニルアラニン；Ｌ－２－アミノカプロン酸；Ｌ－アリルグリシン；Ｌ－ホモシクロヘキシルアラニン；およびＮ－（２－ヒドロキシ－４－メトキシ－Ｂｚｌ）－Ｇｌｙ－ＯＨ。

アミノ酸アナログとしては、アルギニンまたはリジンのアナログが挙げられ得る。アルギニンおよびリジンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：シトルリン；Ｌ－２－アミノ－３－グアニジノプロピオン酸；Ｌ－２－アミノ－３－ウレイドプロピオン酸；Ｌ－シトルリン；Ｌｙｓ（Ｍｅ）２－ＯＨ；Ｌｙｓ（Ｎ３）－ＯＨ；Ｎδ－ベンジルオキシカルボニル－Ｌ－オルニチン；Ｎω－ニトロ－Ｄ－アルギニン；Ｎω－ニトロ－Ｌ－アルギニン；α－メチルオルニチン；２，６－ジアミノヘプタンジオン酸；Ｌ－オルニチン；（Ｎδ－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソ－シクロヘキサ－１－イリデン）エチル）－Ｄ－オルニチン；（Ｎδ－１－（４，４－ジメチル－２，６－ジオキソ－シクロヘキセン－１－イリデン）エチル）－Ｌ－オルニチン；（Ｎδ－４－メチルトリチル）－Ｄ－オルニチン；（Ｎδ－４－メチルトリチル）－Ｌ－オルニチン；Ｄ－オルニチン；Ｌ－オルニチン；Ａｒｇ（Ｍｅ）（Ｐｂｆ）－ＯＨ；Ａｒｇ（Ｍｅ）２－ＯＨ（非対称）；Ａｒｇ（Ｍｅ）２－ＯＨ（対称）；Ｌｙｓ（ｉｖＤｄｅ）－ＯＨ；Ｌｙｓ（Ｍｅ）２－ＯＨ．ＨＣｌ；Ｌｙｓ（Ｍｅ３）－ＯＨクロリド；Ｎω－ニトロ－Ｄ－アルギニン；およびＮω－ニトロ－Ｌ－アルギニン。

アミノ酸アナログとしては、アスパラギン酸またはグルタミン酸のアナログが挙げられ得る。アスパラギン酸およびグルタミン酸のアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：α－メチル－Ｄ－アスパラギン酸；α－メチル－グルタミン酸；α－メチル－Ｌ－アスパラギン酸；γ－メチレン－グルタミン酸；（Ｎ－γ－エチル）－Ｌ－グルタミン；［Ｎ－α－（４－アミノベンゾイル）］－Ｌ－グルタミン酸；２，６－ジアミノピメリン酸；Ｌ－α－アミノスベリン酸；Ｄ－２－アミノアジピン酸；Ｄ－α－アミノスベリン酸；α－アミノピメリン酸；イミノ二酢酸；Ｌ－２－アミノアジピン酸；スレオ－β－メチル－アスパラギン酸；γ－カルボキシ－Ｄ－グルタミン酸γ，γ－ジ－ｔ－ブチルエステル；γ－カルボキシ－Ｌ－グルタミン酸γ，γ－ジ－ｔ－ブチルエステル；Ｇｌｕ（ＯＡｌｌ）－ＯＨ；Ｌ－Ａｓｕ（ＯｔＢｕ）－ＯＨ；およびピログルタミン酸。

アミノ酸アナログは、システインおよびメチオニンのアナログを含み得る。システインおよびメチオニンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが：Ｃｙｓ（ファルネシル）－ＯＨ、Ｃｙｓ（ファルネシル）－ＯＭｅ、α－メチル－メチオニン、Ｃｙｓ（２－ヒドロキシエチル）－ＯＨ、Ｃｙｓ（３－アミノプロピル）－ＯＨ、２－アミノ－４－（エチルチオ）酪酸、ブチオニン、ブチオニンスルホキシミン、エチオニン、メチオニンメチルスルホニウムクロリド、セレノメチオニン、システイン酸、［２－（４－ピリジル）エチル］－ＤＬ－ペニシラミン、［２－（４－ピリジル）エチル］－Ｌ－システイン、４－メトキシベンジル－Ｄ－ペニシラミン、４－メトキシベンジル－Ｌ－ペニシラミン、４－メチルベンジル－Ｄ－ペニシラミン、４－メチルベンジル－Ｌ－ペニシラミン、ベンジル－Ｄ－システイン、ベンジル－Ｌ－システイン、ベンジル－ＤＬ－ホモシステイン、カルバモイル－Ｌ－システイン、カルボキシエチル－Ｌ－システイン、カルボキシメチル－Ｌ－システイン、ジフェニルメチル－Ｌ－システイン、エチル－Ｌ－システイン、メチル－Ｌ－システイン、ｔ－ブチル－Ｄ－システイン、トリチル－Ｌ－ホモシステイン、トリチル－Ｄ－ペニシラミン、シスタチオニン、ホモシスチン、Ｌ－ホモシスチン、（２－アミノエチル）－Ｌ－システイン、セレノ－Ｌ－シスチン、シスタチオニン、Ｃｙｓ（ＳｔＢｕ）－ＯＨ、およびアセトアミドメチル－Ｄ－ペニシラミン、が挙げられる。

アミノ酸アナログとしては、フェニルアラニンおよびチロシンのアナログが挙げられ得る。フェニルアラニンおよびチロシンのアミノ酸アナログの例としては：β－メチル－フェニルアラニン、β－ヒドロキシフェニルアラニン、α－メチル－３－メトキシ－ＤＬ－フェニルアラニン、α－メチル－Ｄ－フェニルアラニン、α－メチル－Ｌ－フェニルアラニン、１，２，３，４－テトラヒドロイソキノリン－３－カルボン酸、２，４－ジクロロ－フェニルアラニン、２－（トリフルオロメチル）－Ｄ－フェニルアラニン、２－（トリフルオロメチル）－Ｌ－フェニルアラニン、２－ブロモ－Ｄ－フェニルアラニン、２－ブロモ－Ｌ－フェニルアラニン、２－クロロ－Ｄ－フェニルアラニン、２－クロロ－Ｌ－フェニルアラニン、２－シアノ－Ｄ－フェニルアラニン、２－シアノ－Ｌ－フェニルアラニン、２－フルオロ－Ｄ－フェニルアラニン、２－フルオロ－Ｌ－フェニルアラニン、２－メチル－Ｄ－フェニルアラニン、２－メチル－Ｌ－フェニルアラニン、２－ニトロ－Ｄ－フェニルアラニン、２－ニトロ－Ｌ－フェニルアラニン、２，４，５－トリヒドロキシ－フェニルアラニン、３，４，５－トリフルオロ－Ｄ－フェニルアラニン、３，４，５－トリフルオロ－Ｌ－フェニルアラニン、３，４－ジクロロ－Ｄ－フェニルアラニン、３，４－ジクロロ－Ｌ－フェニルアラニン、３，４－ジフルオロ－Ｄ－フェニルアラニン、３，４－ジフルオロ－Ｌ－フェニルアラニン、３，４－ジヒドロキシ－Ｌ－フェニルアラニン、３，４－ジメトキシ－Ｌ－フェニルアラニン、３，５，３’－トリヨード－Ｌ－チロニン、３，５－ジヨード－Ｄ－チロシン、３，５－ジヨード－Ｌ－チロシン、３，５－ジヨード－Ｌ－チロニン、３－（トリフルオロメチル）－Ｄ－フェニルアラニン、３－（トリフルオロメチル）－Ｌ－フェニルアラニン、３－アミノ－Ｌ－チロシン、３－ブロモ－Ｄ－フェニルアラニン、３－ブロモ－Ｌ－フェニルアラニン、３－クロロ－Ｄ－フェニルアラニン、３－クロロ－Ｌ－フェニルアラニン、３－クロロ－Ｌ－チロシン、３－シアノ－Ｄ－フェニルアラニン、３－シアノ－Ｌ－フェニルアラニン、３－フルオロ－Ｄ－フェニルアラニン、３－フルオロ－Ｌ－フェニルアラニン、３－フルオロ－チロシン、３－ヨード－Ｄ－フェニルアラニン、３－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、３－ヨード－Ｌ－チロシン、３－メトキシ－Ｌ－チロシン、３－メチル－Ｄ－フェニルアラニン、３－メチル－Ｌ－フェニルアラニン、３－ニトロ－Ｄ－フェニルアラニン、３－ニトロ－Ｌ－フェニルアラニン、３－ニトロ－Ｌ－チロシン、４－（トリフルオロメチル）－Ｄ－フェニルアラニン、４－（トリフルオロメチル）－Ｌ－フェニルアラニン、４－アミノ－Ｄ－フェニルアラニン、４－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、４－ベンゾイル－Ｄ－フェニルアラニン、４－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、４－ビス（２－クロロエチル）アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、４－ブロモ－Ｄ－フェニルアラニン、４－ブロモ－Ｌ－フェニルアラニン、４－クロロ－Ｄ－フェニルアラニン、４－クロロ－Ｌ－フェニルアラニン、４－シアノ－Ｄ－フェニルアラニン、４－シアノ－Ｌ－フェニルアラニン、４－フルオロ－Ｄ－フェニルアラニン、４－フルオロ－Ｌ－フェニルアラニン、４－ヨード－Ｄ－フェニルアラニン、４－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ホモフェニルアラニン、チロキシン、３，３－ジフェニルアラニン、チロニン、エチル－チロシン、およびメチルチロシン、が挙げられる。

アミノ酸アナログとしては、プロリンのアナログが挙げられ得る。プロリンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが：３，４－デヒドロ－プロリン、４－フルオロ－プロリン、シス－４－ヒドロキシ－プロリン、チアゾリジン－２－カルボン酸、およびトランス－４－フルオロ－プロリン、が挙げられる。

アミノ酸アナログとしては、セリンおよびトレオニンのアナログが挙げられ得る。セリンおよびトレオニンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが：３－アミノ－２－ヒドロキシ－５－メチルヘキサン酸、２－アミノ－３－ヒドロキシ－４－メチルペンタン酸、２－アミノ－３－エトキシブタン酸、２－アミノ－３－メトキシブタン酸、４－アミノ－３－ヒドロキシ－６－メチルヘプタン酸、２－アミノ－３－ベンジルオキシプロピオン酸、２－アミノ－３－ベンジルオキシプロピオン酸、２－アミノ－３－エトキシプロピオン酸、４－アミノ－３－ヒドロキシブタン酸、およびα－メチルセリン、が挙げられる。

アミノ酸アナログとしては、トリプトファンのアナログが挙げられ得る。トリプトファンのアミノ酸アナログの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：α－メチル－トリプトファン；β－（３－ベンゾチエニル）－Ｄ－アラニン；β－（３－ベンゾチエニル）－Ｌ－アラニン；１－メチル－トリプトファン；４－メチル－トリプトファン；５－ベンジルオキシ－トリプトファン；５－ブロモ－トリプトファン；５－クロロ－トリプトファン；５－フルオロ－トリプトファン；５－ヒドロキシトリプトファン；５－ヒドロキシ－Ｌ－トリプトファン；５－メトキシ－トリプトファン；５－メトキシ－Ｌ－トリプトファン；５－メチル－トリプトファン；６－ブロモ－トリプトファン；６－クロロ－Ｄ－トリプトファン；６－クロロ－トリプトファン；６－フルオロ－トリプトファン；６－メチル－トリプトファン；７－ベンジルオキシ－トリプトファン；７－ブロモ－トリプトファン；７－メチル－トリプトファン；Ｄ－１，２，３，４－テトラヒドロ－ノルハルマン－３－カルボン酸；６－メトキシ－１，２，３，４－テトラヒドロノルハルマン－１－カルボン酸；７－アザトリプトファン；Ｌ－１，２，３，４－テトラヒドロ－ノルハルマン－３－カルボン酸；５－メトキシ－２－メチル－トリプトファン；および６－クロロ－Ｌ－トリプトファン。

アミノ酸アナログはラセミ体であってもよい。場合によっては、アミノ酸アナログのＤ異性体が使用される。場合によっては、アミノ酸アナログのＬ異性体が用いられる。場合によっては、アミノ酸アナログは、ＲまたはＳ配置にあるキラル中心を含む。時には、β－アミノ酸アナログのアミノ基は、保護基、例えば、ｔｅｒｔ－ブチルオキシカルボニル（ＢＯＣ基）、９－フルオレニルメチルオキシカルボニル（ＦＭＯＣ）、トシルなどで置換される。時には、β－アミノ酸アナログのカルボン酸官能基は、例えば、そのエステル誘導体として保護されている。場合によっては、アミノ酸アナログの塩が使用される。

いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、ＬｉｕＣ．Ｃ．，Ｓｃｈｕｌｔｚ、Ｐ．Ｇ．Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．２０１０，７９，４１３に記載される非天然アミノ酸である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、Ｎ６（（２－アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジンを含む。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載のアミノ酸残基（例えば、タンパク質内）は、コンジュゲート部分に結合する前に、非天然アミノ酸に変異される。場合によっては、非天然アミノ酸への変異は、免疫系の自己抗原応答を防止または最小化する。本明細書で使用される場合、「非天然アミノ酸」という用語は、タンパク質中に天然に存在する２０個のアミノ酸以外のアミノ酸を指す。非天然アミノ酸の非限定的な例としては：ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－メトキシフェニルアラニン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ドーパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ボロノフェニルアラニン、Ｏ－プロパルギルチロシン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、ホスホノチロシン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、セレノシステイン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン、ＡｚＫ）、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、またはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、チロシンアミノ酸の非天然アナログ；グルタミンアミノ酸の非天然アナログ；フェニルアラニンアミノ酸の非天然アナログ；セリンアミノ酸の非天然アナログ；トレオニンアミノ酸の非天然アナログ；アルキル、アリール、アシル、アジド、シアノ、ハロ、ヒドラジン、ヒドラジド、ヒドロキシル、アルケニル、アルキニル、エーテル、チオール、スルホニル、セレノ、エステル、チオ酸、ホウ酸塩、ボロネート、ホスホ、ホスホノ、ホスフィン、複素環式、エノン、イミン、アルデヒド、ヒドロキシルアミン、ケト、もしくはアミノ置換アミノ酸、またはそれらの組み合わせ；光活性化可能な架橋剤を有するアミノ酸；スピン標識アミノ酸；蛍光アミノ酸；金属結合アミノ酸；金属含有アミノ酸；放射性アミノ酸；光ケージおよび／または光異性化可能なアミノ酸；アミノ酸を含むビオチンまたはビオチンアナログ；アミノ酸を含むケト；ポリエチレングリコールまたはポリエーテルを含むアミノ酸；重原子置換アミノ酸；化学的に切断可能なまたは光切断可能なアミノ酸；細長い側鎖を有するアミノ酸；毒性基を含むアミノ酸；糖置換アミノ酸；炭素結合糖含有アミノ酸；酸化還元活性アミノ酸；α－ヒドロキシ含有酸；アミノチオ酸；α，α二置換アミノ酸；β－アミノ酸；プロリンまたはヒスチジン以外の環状アミノ酸、およびフェニルアラニン、チロシンまたはトリプトファン以外の芳香族アミノ酸、が挙げられる。

いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、選択的反応性基、または標的タンパク質もしくはポリペプチドの部位選択的標識のための反応性基を含む。場合によっては、化学反応は、双直交反応（例えば、生体適合性および選択的反応）である。場合によっては、化学反応は、Ｃｕ（Ｉ）触媒または「銅を含まない」アルキンアジドトリアゾール形成反応、Ｓｔａｕｄｉｎｇｅｒライゲーション、逆電子要求Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ（ＩＥＤＤＡ）反応、「フォトクリック」化学、またはオレフィンメタセシスおよび鈴木－宮浦または薗頭クロスカップリングなどの金属媒介プロセスである。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、例えば、ＵＶでの照射時に架橋する光反応性基を含む。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、光ケージアミノ酸を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、パラ置換、メタ置換、またはオルト置換アミノ酸誘導体である。

場合によっては、非天然アミノ酸は、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、ｐ－メトキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ドーパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、ホスホノチロシン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、またはイソプロピル－Ｌ－フェニルアラニンを含む。

場合によっては、非天然アミノ酸は、３－アミノチロシン、３－ニトロチロシン、３，４－ジヒドロキシ－フェニルアラニン、または３－ヨードチロシンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、フェニルセレノシステインである。場合によっては、非天然アミノ酸は、ベンゾフェノン、ケトン、ヨウ化物、メトキシ、アセチル、ベンゾイル、またはアジド（フェニルアラニン誘導体を含む）である。場合によっては、非天然アミノ酸は、ベンゾフェノン、ケトン、ヨウ化物、メトキシ、アセチル、ベンゾイル、またはアジド含有リジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸は、芳香族側鎖を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、芳香族側鎖を含まない。場合によっては、非天然アミノ酸は、アジド基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、マイケルアクセプター基を含む。場合によっては、マイケル受容体基は、１，２－付加反応を介して共有結合を形成し得る不飽和部分を含む。場合によっては、マイケルアクセプター基は、電子不足のアルケンまたはアルキンを含む。場合によっては、マイケルアクセプター基としては、限定するものではないが、アルファ、ベータ不飽和：ケトン、アルデヒド、スルホキシド、スルホン、ニトリル、イミン、または芳香族が挙げられる。場合によっては、非天然アミノ酸は、デヒドロアラニンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、アルデヒドまたはケトン基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、アルデヒドまたはケトン基を含むリジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸は、ベータ、ガンマ、またはデルタ位置に１つまたはそれ以上のＯ、Ｎ、Ｓｅ、またはＳ原子を含むリジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸は、ガンマ位置にＯ、Ｎ、Ｓｅ、またはＳ原子を含むリジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸は、イプシロンＮ原子が酸素原子で置き換えられているリジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸は、天然には存在しない翻訳後修飾されたリジンであるリジン誘導体である。

場合によっては、非天然アミノ酸は、側鎖を含むアミノ酸であり、アルファ位置から６番目の原子は、カルボニル基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は側鎖を含むアミノ酸であり、アルファ位置から６番目の原子はカルボニル基を含み、アルファ位置から５番目の原子は窒素である。場合によっては、非天然アミノ酸は側鎖を含むアミノ酸であり、アルファ位置から７番目の原子は酸素原子である。

場合によっては、非天然アミノ酸は、セレンを含むセリン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸はセレノセリン（２－アミノ－３－ヒドロセレノプロパン酸）である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸はセレンを含み、セレンの酸化は、アルケンを含む非天然アミノ酸の形成をもたらす。

場合によっては、非天然アミノ酸はシクロオクチニル基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸はトランスシクロクテニル基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸はノルボルネニル基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、シクロプロペニル基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、ジアジリン基を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、テトラジン基を含む。

場合によっては、非天然アミノ酸は、側鎖窒素がカルバミル化されているリジン誘導体である。場合によっては、非天然アミノ酸はリジン誘導体であり、側鎖窒素がアシル化されている。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（ｔｅｒｔ－ブトキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（ｔｅｒｔ－ブトキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－Ｂｏｃ－Ｎ６－メチルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－アセチルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、ピロリシンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－トリフルオロアセチルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（ベンジルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（ｐ－ヨードベンジルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（ｐ－ニトロベンジルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－プロリルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（シクロペンチルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（シクロペンタンカルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（テトラヒドロフラン－２－カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（３－エチニルテトラヒドロフラン－２－カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（プロパ－２－イン－１－イルオキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（２－アジドシクロペンチルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（２－アジドエトキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（２－ニトロベンジルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－｛［（２－シクロオクチニルオキシ）カルボニル］アミノ｝ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（２－アミノブタ－３－イノイル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－６－（（２－アミノブタ－３－イノイル）オキシ）ヘキサン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（アリルオキシカルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（ブテニル－４－オキシカルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（ペンテニル－５－オキシカルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（ブタ－３－イン－１－イルオキシ）カルボニル）－リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（ペンタ－４－イン－１－イルオキシ）カルボニル）－リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（チアゾリジン－４－カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－８－オキソノナン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、２－アミノ－８－オキソオクタン酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（２－オキソアセチル）リジンである。

場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－プロピオニルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－ブチリルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（ブタ－２－エノイル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（ビシクロ［２．２．１］ヘプタ－５－エン－２－イルオキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（スピロ［２．３］ヘキサ－１－エン－５－イルメトキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（（４－（１－（トリフルオロメチル）シクロプロパ－２－エン－１－イル）ベンジル）オキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（ビシクロ［２．２．１］ヘプタ－５－エン－２－イルメトキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、システイニルリジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（１－（６－ニトロベンゾ［ｄ］［１，３］ジオキソール－５－イル）エトキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（２－（３－メチル－３Ｈ－ジアジリン－３－イル）エトキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（３－（３－メチル－３Ｈ－ジアジリン－３－イル）プロポキシ）カルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（メタニトロベニルオキシ）Ｎ６－メチルカルボニル）リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（ビシクロ［６．１．０］ノン－４－イン－９－イルメトキシ）カルボニル）－リジンである。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（シクロヘプタ－３－エン－１－イルオキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンである。

いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、非天然ヌクレオチドを含む非天然コドンによってタンパク質に組み込まれる。

場合によっては、タンパク質への非天然アミノ酸の取り込みは、直交する改変されたシンテターゼ／ｔＲＮＡの対によって媒介される。そのような直交性対は、非天然ｔＲＮＡに特定の非天然アミノ酸をチャージし得る天然または変異シンテターゼを含み、一方で、しばしばａ）他の内因性アミノ酸または代替の非天然アミノ酸の非天然ｔＲＮＡへのチャージおよびｂ）任意の他の（内因性を含む）ｔＲＮＡのチャージを最小限にする。このような直交性の対は、内因性シンテターゼによって他の内因性アミノ酸がチャージされるのを避けながら、シンテターゼによってチャージされ得るｔＲＮＡを含む。いくつかの実施形態では、そのような対は、細菌、酵母、古細菌、またはヒト源などの様々な生物から同定される。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼ／ｔＲＮＡの対は、単一の生物由来の構成成分を含む。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼ／ｔＲＮＡ対は、２つの異なる生物由来の構成成分を含む。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼ／ｔＲＮＡ対は、修飾の前に、異なるアミノ酸の翻訳を促進する構成成分を含む。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたアラニンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたアルギニンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたアスパラギンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたアスパラギン酸シンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたシステインシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたグルタミンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたグルタミン酸シンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたアラニングリシンである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたヒスチジンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたロイシンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたイソロイシンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたリジンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたメチオニンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたフェニルアラニンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたプロリンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたセリンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたトレオニンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたトリプトファンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたチロシンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたバリンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性シンテターゼは、改変されたホスホセリンシンテターゼである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたアラニンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたアルギニンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたアスパラギンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたアスパラギン酸ｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたシステインｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたグルタミンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたグルタミン酸ｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたアラニングリシンである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたヒスチジンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたロイシンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたイソロイシンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたリジンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたメチオニンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたフェニルアラニンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたプロリンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたセリンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたトレオニンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたトリプトファンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたチロシンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたバリンｔＲＮＡである。いくつかの実施形態では、直交性ｔＲＮＡは、改変されたホスホセリンｔＲＮＡである。

いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、アミノアシル（ａａＲＳまたはＲＳ）－ｔＲＮＡシンテターゼ－ｔＲＮＡ対によってタンパク質に組み込まれる。例示的なａａＲＳ－ｔＲＮＡ対としては、限定するものではないが、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓｊａｎｎａｓｃｈｉｉ（Ｍｊ－Ｔｙｒ）ａａＲＳ／ｔＲＮＡ対、Ｅ．ｃｏｌｉＴｙｒＲＳ（Ｅｃ－Ｔｙｒ）／Ｂ．ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓｔＲＮＡＣＵＡ対、Ｅ．ｃｏｌｉＬｅｕＲＳ（Ｅｃ－Ｌｅｕ）／Ｂ．ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓｔＲＮＡＣＵＡ対、およびピロリシル－ｔＲＮＡ対が挙げられる。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｍｊ－ＴｙｒＲＳ／ｔＲＮＡ対によってタンパク質に組み込まれる。Ｍｊ－ＴｙｒＲＳ／ｔＲＮＡ対によって組み込まれ得る例示的な非天然アミノ酸（ＵＡＡ）としては、限定するものではないが、パラ置換フェニルアラニン誘導体、例えば、ｐ－アミノフェニルアラニンおよびｐ－メトイフェニルアラニン；メタ置換チロシン誘導体、例えば、３－アミノチロシン、３－ニトロチロシン、３，４－ジヒドロキシフェニルアラニン、および３－ヨードチロシン；フェニルセレノシステイン；ｐ－ボロノフェニルアラニン；およびｏ－ニトロベンジルチロシンが挙げられる。

場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｅｃ－Ｔｙｒ／ｔＲＮＡＣＵＡまたはＥｃ－Ｌｅｕ／ｔＲＮＡＣＵＡ対によってタンパク質に組み込まれる。Ｅｃ－Ｔｙｒ／ｔＲＮＡＣＵＡまたはＥｃ－Ｌｅｕ／ｔＲＮＡＣＵＡ対によって組み込まれ得る例示的なＵＡＡとしては、限定するものではないが、ベンゾフェノン、ケトン、ヨウ化物、またはアジド置換を含むフェニルアラニン誘導体；Ｏ－プロパルギルチロシン；α－アミノカプリル酸、Ｏ－メチルチロシン、Ｏ－ニトロベンジルシステイン；および３－（ナフタレン－２－イルアミノ）－２－アミノ－プロパン酸が挙げられる。

場合によっては、非天然アミノ酸は、ピロリシル－ｔＲＮＡ対によってタンパク質に組み込まれる。場合によっては、ＰｙｌＲＳは、メタン生成細菌などの古細菌種から得られる。場合によっては、ＰｙｌＲＳは、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｂａｒｋｅｒｉ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｍａｚｅｉ、またはＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａａｃｅｔｉｖｏｒａｎｓから取得される。ピロリシル－ｔＲＮＡ対によって組み込むことができる例示的なＵＡＡとしては、限定するものではないが、アミドおよびカルバメート置換リジン、例えば、２－アミノ－６－（（Ｒ）－テトラヒドロフラン－２－カルボキサミド）ヘキサン酸、Ｎ－ε－Ｄ－プロリル－Ｌ－リジン、およびＮ－ε－シクロペンチルオキシカルボニル－Ｌ－リジン；Ｎ－ε－アクリロイル－Ｌ－リジン；Ｎ－ε－［（１－（６－ニトロベンゾ［ｄ］［１，３］ジオキソール－５－イル）エトキシ）カルボニル］－Ｌ－リジン；およびＮ－ε－（１－メチルシクロプロ－２－エンカルボキサミド）リジンが挙げられる。

場合によっては、非天然アミノ酸は、米国特許第９，９８８，６１９号および米国特許第９，９３８，５１６号に開示されているシンテターゼによって本明細書に記載のタンパク質に組み込まれる。そのようなシンテターゼによって組み込むことができる例示的なＵＡＡとしては、パラ－メチルアジド－Ｌ－フェニルアラニン、アラルキル、ヘテロシクリル、ヘテロアラルキル非天然アミノ酸などが挙げられる。いくつかの実施形態では、そのようなＵＡＡは、ピリジル、ピラジニル、ピラゾリル、トリアゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、チオフェニル、または他の複素環を含む。いくつかの実施形態におけるそのようなアミノ酸は、アジド、テトラジン、または水溶性部分などのカップリングパートナーにコンジュゲーションし得る他の化学基を含む。いくつかの実施形態では、そのようなシンテターゼは、インビボでタンパク質にＵＡＡを組み込むために発現され、使用される。いくつかの実施形態では、そのようなシンテターゼは、細胞溶解物または精製された構成成分の、再構成された系のような無細胞翻訳系を使用して、ＵＡＡをタンパク質に組み込むために使用される。無細胞系において、または前もって別個の反応において、ｔＲＮＡを非天然アミノ酸でチャージできる（その結果、チャージされたｔＲＮＡが、リボソーム、ｍＲＮＡおよび他の構成成分を含む系に直接的に添加され、系にシンテターゼまたはシンテターゼをコードする構築物を添加する必要がない）。

インビトロ翻訳のための系は、例えば、Ｚｅｅｎｋｏら、ＲＮＡ１４：５９３～６０２頁（２００８）；Ｓｐｉｒｉｎ、ＴｒｅｎｄｓＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．２００４：５３８～５４５頁（２００４）；およびＥｎｄｏら、Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１７：３７３～３８０頁（２００６）に記載されている。系は、細胞溶解物（例えば、抽出物）から製造できる、または精製された構成成分から再構成できる。系は、リボソーム、ｔＲＮＡおよび本明細書に記載される他の構成成分に加えて、１つまたはそれ以上の翻訳開始因子；ＡＴＰ；および１つまたはそれ以上の翻訳終結因子を含み得る。いくつかの実施形態では、系は、１つまたはそれ以上の分子シャペロンをさらに含み、これは翻訳の間および／または翻訳後に新生ポリペプチドのフォールディングを補助できる。

場合によっては、非天然アミノ酸は、天然に存在するシンテターゼによって本明細書に記載のタンパク質に組み込まれる。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、１つまたはそれ以上のアミノ酸に対して栄養要求性である生物によってタンパク質に組み込まれる。いくつかの実施形態では、栄養要求性アミノ酸に対応するシンテターゼは、対応するｔＲＮＡに非天然アミノ酸をチャージし得る。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、セレノシステインまたはその誘導体である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、セレノメチオニンまたはその誘導体である。いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、芳香族アミノ酸であり、芳香族アミノ酸は、ヨウ化物などのハロゲン化アリールを含む。実施形態では、非天然アミノ酸は、栄養要求性アミノ酸と構造的に類似している。

場合によっては、非天然アミノ酸は、図４Ａに示される非天然アミノ酸を含む。

場合によっては、非天然アミノ酸は、リジンまたはフェニルアラニン誘導体またはアナログを含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、リジン誘導体またはリジンアナログを含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、ピロリシン（Ｐｙｌ）を含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、フェニルアラニン誘導体またはフェニルアラニンアナログを含む。場合によっては、非天然アミノ酸は、Ｗａｎらの「ピロリシル－ｔＲＮＡシンテターゼ：通常の酵素であるが、優れた遺伝子コード拡張ツール（Ｐｙｒｒｏｌｙｓｙｌ－ｔＲＮＡｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ：ａｎｏｒｄｉｎａｒｙｅｎｚｙｍｅｂｕｔａｎｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃｃｏｄｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｔｏｏｌ）」，ＢｉｏｃｈｅｉｍＢｉｏｐｈｙｓＡｃｅｔａ１８４４（６）：１０５９－４０７０（２０１４）に記載されている非天然アミノ酸である。場合によっては、非天然アミノ酸は、図４Ｂおよび図４Ｃに示される非天然アミノ酸を含む。

いくつかの実施形態では、非天然アミノ酸は、図４Ｄ～図４Ｇに示される非天然アミノ酸を含む。（Ｄｕｍａｓら、ＣｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ２０１５，６，５０－６９の表１から採用）。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載のタンパク質に組み込まれた非天然アミノ酸は、米国特許第９，８４０，４９３号；米国特許第９，６８２，９３４号；米国特許出願公開第２０１７／０２６０１３７号；米国特許第９，９３８，５１６号；または米国特許出願公開第２０１８／００８６７３４号に開示されている。そのようなシンテターゼによって組み込まれ得る例示的なＵＡＡとしては、パラ－メチルアジド－Ｌ－フェニルアラニン、アラルキル、ヘテロシクリル、およびヘテロアラルキル、ならびにリジン誘導体の非天然アミノ酸が挙げられる。いくつかの実施形態では、そのようなＵＡＡは、ピリジル、ピラジニル、ピラゾリル、トリアゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、チオフェニル、または他の複素環を含む。いくつかの実施形態におけるそのようなアミノ酸は、アジド、テトラジン、または水溶性部分などのカップリングパートナーに結合し得る他の化学基を含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキルリンカーを介して芳香族部分に結合されたアジドを含む。いくつかの実施形態では、アルキルリンカーは、Ｃ１－Ｃ１０リンカーである。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキルリンカーを介して芳香族部分に結合されたテトラジンを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アミノ基を介して芳香族部分に結合されたテトラジンを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキルアミノ基を介して芳香族部分に結合されたテトラジンを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキル鎖を介してアミノ酸側鎖の末端窒素（例えば、リジン誘導体のＮ６、またはより短いアルキル側鎖を含む誘導体のＮ５、Ｎ４、もしくはＮ３）に結合したアジドを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキル鎖を介してアミノ酸側鎖の末端窒素に結合したテトラジンを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アルキルリンカーを介してアミドに結合されたアジドまたはテトラジンを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＡは、アジドまたはテトラジン含有カルバメートまたは３－アミノアラニン、セリン、リジン、またはそれらの誘導体のアミドである。いくつかの実施形態では、そのようなＵＡＡは、インビボでタンパク質に組み込まれる。いくつかの実施形態では、そのようなＵＡＡは、無細胞系のタンパク質に組み込まれる。

細胞型
いくつかの実施形態では、多くのタイプの細胞／微生物が、例えば、形質転換または遺伝子工学のために使用される。いくつかの実施形態では、細胞は、真核生物の細胞である。いくつかの場合では、細胞は、培養された動物、植物、またはヒトの細胞などの真核細胞である。追加の場合には、細胞は、植物、または動物などの生物に存在する。

いくつかの実施形態では、操作された微生物は、単細胞生物であり、しばしば分裂および増殖し得る。微生物は、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を含み得る：好気性、嫌気性、糸状、非糸状、一倍体、二倍体、栄養要求性および／または非栄養要求性。特定の実施形態では、操作された微生物は、非原核生物の微生物である。いくつかの実施形態では、操作された微生物は、真核生物の微生物（例えば、酵母、真菌、アメーバ）である。いくつかの実施形態では、操作された微生物は真菌である。いくつかの実施形態では、操作された生物は酵母である。

任意の適切な酵母を、宿主微生物、操作された微生物、遺伝子改変生物、または異種もしくは改変ポリヌクレオチドの供給源として選択し得る。酵母としては、限定するものではないが、Ｙａｒｒｏｗｉａ酵母（例えば、Ｙ．ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ（以前はＣａｎｄｉｄａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａとして分類されていた））、Ｃａｎｄｉｄａ酵母（例えば、Ｃ．ｒｅｖｋａｕｆｉ、Ｃ．ｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉ、Ｃ．ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ、Ｃ．ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ、Ｃ．ｕｔｉｌｉｓ）、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ酵母（例えば、Ｒ．ｇｌｕｔｉｎｕｓ、Ｒ．ｇｒａｍｉｎｉｓ）、Ｒｈｏｄｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ酵母（例えば、Ｒ．ｔｏｒｕｌｏｉｄｅｓ）、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ酵母（例えば、Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ、Ｓ．ｂａｙａｎｕｓ、Ｓ．ｐａｓｔｏｒｉａｎｕｓ、Ｓ．ｃａｒｌｓｂｅｒｇｅｎｓｉｓ）、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ酵母、Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ酵母（例えば、Ｔ．ｐｕｌｌａｎｓ、Ｔ．ｃｕｔａｎｅｕｍ）、Ｐｉｃｈｉａ酵母（例えば、Ｐ．ｐａｓｔｏｒｉｓ）、およびＬｉｐｏｍｙｃｅｓ酵母（例えば、Ｌ．ｓｔａｒｋｅｙｉｉ、Ｌ．ｌｉｐｏｆｅｒｕｓ）。いくつかの実施形態では、適切な酵母は、Ａｒａｃｈｎｉｏｔｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ、Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍ、Ａｕｘａｒｔｈｒｏｎ、Ｂｌａｓｔｏｍｙｃｅｓ、Ｃａｎｄｉｄａ、Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｕｉｍ、Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｕｉｍ、Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ、Ｃｏｃｃｉｄｉｏｄｅｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ、Ｇｙｍｎｏａｓｃｕｓ、Ｈａｎｓｅｎｕｌａ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａ、Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ、Ｌｉｐｏｍｙｃｅｓ、Ｌｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ、Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕｍ、Ｍｙｘｏｔｒｉｃｈｕｍ、Ｍｙｘｏｚｙｍａ、Ｏｉｄｉｏｄｅｎｄｒｏｎ、Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ、Ｐｉｃｈｉａ、Ｒｈｏｄｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ、Ｓｃｏｐｕｌａｒｉｏｐｓｉｓ、Ｓｅｐｅｄｏｎｉｕｍ、Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ、またはＹａｒｒｏｗｉａの属の酵母である。いくつかの実施形態では、適切な酵母は、Ａｒａｃｈｎｉｏｔｕｓｆｌａｖｏｌｕｔｅｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｆｌａｖｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｆｕｍｉｇａｔｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ、Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍｐｕｌｌｕｌａｎｓ、Ａｕｘａｒｔｈｒｏｎｔｈａｘｔｅｒｉ、Ｂｌａｓｔｏｍｙｃｅｓｄｅｒｍａｔｉｔｉｄｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａａｌｂｉｃａｎｓ、Ｃａｎｄｉｄａｄｕｂｌｉｎｉｅｎｓｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｆａｍａｔａ、Ｃａｎｄｉｄａｇｌａｂｒａｔａ、Ｃａｎｄｉｄａｇｕｉｌｌｉｅｒｍｏｎｄｉｉ、Ｃａｎｄｉｄａｋｅｆｙｒ、Ｃａｎｄｉｄａｋｒｕｓｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａｌａｍｂｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａｌｕｓｔｉｔａｎｉａｅ、Ｃａｎｄｉｄａｐａｒａｐｓｉｌｏｓｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ、Ｃａｎｄｉｄａｒｅｖｋａｕｆｉ、Ｃａｎｄｉｄａｒｕｇｏｓａ、Ｃａｎｄｉｄａｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｕｔｉｌｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉ、Ｃａｎｄｉｄａｘｅｓｔｏｂｉｉ、Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｕｉｍｋｅｒａｔｉｎｏｐｈｉｌｕｍ、Ｃｏｃｃｉｄｉｏｄｅｓｉｍｍｉｔｉｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓａｌｂｉｄｕｓｖａｒ．ｄｉｆｆｌｕｅｎｓ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓｌａｕｒｅｎｔｉｉ、Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓｎｅｏｆｏｍａｎｓ、Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓｈａｎｓｅｎｉｉ、Ｇｙｍｎｏａｓｃｕｓｄｕｇｗａｙｅｎｓｉｓ、Ｈａｎｓｅｎｕｌａａｎｏｍａｌａ、Ｈｉｓｔｏｐｌａｓｍａｃａｐｓｕｌａｔｕｍ、Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ、Ｉｓｓｔａｃｈｅｎｋｉａｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓｌａｃｔｉｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓｍａｒｘｉａｎｕｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓｗａｌｔｉｉ、Ｌｉｐｏｍｙｃｅｓｌｉｐｏｆｅｒｕｓ、Ｌｉｐｏｍｙｃｅｓｓｔａｒｋｅｙｉｉ、Ｍｉｃｒｏｓｐｏｒｕｍｇｙｐｓｅｕｍ、Ｍｙｘｏｔｒｉｃｈｕｍｄｅｆｌｅｘｕｍ、Ｏｉｄｉｏｄｅｎｄｒｏｎｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ、Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎｔａｎｎｏｐｈｉｌｉｓ、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｎｏｔａｔｕｍ、Ｐｉｃｈｉａａｎｏｍａｌａ、Ｐｉｃｈｉａｐａｓｔｏｒｉｓ、Ｐｉｃｈｉａｓｔｉｐｉｔｉｓ、Ｒｈｏｄｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍｔｏｒｕｌｏｉｄｅｓ、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａｇｌｕｔｉｎｕｓ、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａｇｒａｍｉｎｉｓ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｋｌｕｙｖｅｒｉ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｐｏｍｂｅ、Ｓｃｏｐｕｌａｒｉｏｐｓｉｓａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ、Ｓｅｐｅｄｏｎｉｕｍｃｈｒｙｓｏｓｐｅｒｍｕｍ、Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎｃｕｔａｎｅｕｍ、Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎｐｕｌｌａｎｓ、Ｙａｒｒｏｗｉａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ、またはＹａｒｒｏｗｉａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ（以前はＣａｎｄｉｄａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａとして分類されていた）の種の酵母である。いくつかの実施形態では、酵母は、限定するものではないが、ＡＴＣＣ２０３６２、ＡＴＣＣ８８６２、ＡＴＣＣ１８９４４、ＡＴＣＣ２０２２８、ＡＴＣＣ７６９８２およびＬＧＡＭＳ（７）１株（ＰａｐａｎｉｋｏｌａｏｕＳ．およびＡｇｇｅｌｉｓＧ．、Ｂｉｏｒｅｓｏｒ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．８２（１）：４３－９（２００２））を含むＹ．ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ株である。特定の実施形態では、酵母は、カンジダ種（すなわち、カンジダ属）酵母である。任意の適切なカンジダ種を使用してもよく、および／または脂肪性ジカルボン酸（例えば、オクタン二酸、デカン二酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸）の生成のために遺伝子改変してもよい。いくつかの実施形態では、適切なカンジダ種としては、限定するものではないが、Ｃａｎｄｉｄａａｌｂｉｃａｎｓ、Ｃａｎｄｉｄａｄｕｂｌｉｎｉｅｎｓｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｆａｍａｔａ、Ｃａｎｄｉｄａｇｌａｂｒａｔａ、Ｃａｎｄｉｄａｇｕｉｌｌｉｅｒｍｏｎｄｉｉ、Ｃａｎｄｉｄａｋｅｆｙｒ、Ｃａｎｄｉｄａｋｒｕｓｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａｌａｍｂｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａｌｕｓｔｉｔａｎｉａｅ、Ｃａｎｄｉｄａｐａｒａｐｓｉｌｏｓｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ、Ｃａｎｄｉｄａｒｅｖｋａｕｆｉ、Ｃａｎｄｉｄａｒｕｇｏｓａ、Ｃａｎｄｉｄａｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｕｔｉｌｉｓ、Ｃａｎｄｉｄａｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉ、Ｃａｎｄｉｄａｘｅｓｔｏｂｉｉ、および本明細書に記載の任意の他のカンジダ種酵母が挙げられる。カンジダ種の株の非限定的な例としては、限定するものではないが、ｓＡＡ００１（ＡＴＣＣ２０３３６）、ｓＡＡ００２（ＡＴＣＣ２０９１３）、ｓＡＡ００３（ＡＴＣＣ２０９６２）、ｓＡＡ４９６（米国特許出願公開第２０１２／００７７２５２号）、ｓＡＡ１０６（米国特許出願公開第２０１２／００７７２５２号）、ＳＵ－２（ｕｒａ３－／ｕｒａ３－）、Ｈ５３４３（ベータ酸化ブロック；米国特許第５６４８２４７号）という株が挙げられる。カンジダ種由来の任意の適切な株酵母は、遺伝子組換えのための親株として利用され得る。

酵母の属、種、および菌株は、遺伝的内容が非常に密接に関連していることが多いため、区別、分類、および／または名前を付けるのが難しい場合がある。場合によっては、Ｃ．ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａおよびＹ．ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａの菌株を区別、分類、および／または命名することが困難であり得、場合によっては、同じ生物と見なされ得る。場合によっては、Ｃ．ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓおよびＣ．ｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉの様々な菌株を区別、分類、および／または命名することが難しい場合がある（例えば、Ａｒｉｅら、Ｊ．Ｇｅｎ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，４６，２５７－２６２（２０００）を参照のこと）。ＡＴＣＣおよび他の商業的または学術的供給源から得られたいくつかのＣ．ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓおよびＣ．ｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉ株は、本明細書に記載の実施形態と同等かつ同等に適切であると見なされ得る。いくつかの実施形態では、Ｃ．ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓおよびＣ．ｖｉｓｗａｎａｔｈｉｉのいくつかの親株は、名前のみが異なると見なされる。

任意の適切な真菌を、宿主微生物、操作された微生物、または異種ポリヌクレオチドの供給源として選択し得る。真菌の非限定的な例としては、限定するものではないが、アスペルギルス菌類（例えば、Ａ．ｐａｒａｓｉｔｉｃｕｓ、Ａ．ｎｉｄｕｌａｎｓ）、Ｔｈｒａｕｓｔｏｃｈｙｔｒｉｕｍｆｕｎｇｉ、ＳｃｈｉｚｏｃｈｙｔｒｉｕｍｆｕｎｇｉおよびＲｈｉｚｏｐｕｓｆｕｎｇｉ（例えば、Ｒ．ａｒｒｈｉｚｕｓ、Ｒ．ｏｒｙｚａｅ、Ｒ．ｎｉｇｒｉｃａｎｓ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、真菌類は、Ａ．ｐａｒａｓｉｔｉｃｕｓ株であり、これには限定するものではないが、ＡＴＣＣ２４６９０株が挙げられ、および特定の実施形態では、真菌類は、Ａ．ｎｉｄｕｌａｎｓ株であり、これには、限定するものではないが、ＡＴＣＣ３８１６３株が挙げられる。

非微生物由来の細胞は、宿主微生物、操作された微生物、または異種ポリヌクレオチドの供給源として利用され得る。そのような細胞の例としては、限定するものではないが、昆虫細胞（例えば、Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ（例えば、Ｄ．ｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ）、Ｓｐｏｄｏｐｔｅｒａ（例えば、Ｓ．ｆｒｕｇｉｐｅｒｄａＳｆ９またはＳｆ２１細胞）およびＴｒｉｃｈｏｐｌｕｓａ（例えば、ハイ－ファイブ（Ｈｉｇｈ－Ｆｉｖｅ）細胞）；線虫細胞（例えば、Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ細胞）；鳥類細胞；両生類細胞（例えば、Ｘｅｎｏｐｕｓｌａｅｖｉｓ細胞）；爬虫類細胞；哺乳類細胞（例えば、ＮＩＨ３Ｔ３、２９３、ＣＨＯ、ＣＯＳ、ＶＥＲＯ、Ｃ１２７、ＢＨＫ、Ｐｅｒ－Ｃ６、ＢｏｗｅｓｍｅｌａｎｏｍａおよびＨｅＬａ細胞）；ならびに植物細胞（例えば、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ、Ｎｉｃｏｔａｎｉａｔａｂａｃｕｍ、Ｃｕｐｈｅａａｃｉｎｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａａｅｑｕｉｐｅｔａｌａ、Ｃｕｐｈｅａａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａａｐｐｅｎｄｉｃｕｌａｔａ、Ｃｕｐｈｅａａｖｉｇｅｒａ、Ｃｕｐｈｅａａｖｉｇｅｒａｖａｒ．ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ、Ｃｕｐｈｅａａｘｉｌｌｉｆｌｏｒａ、Ｃｕｐｈｅａｂａｈｉｅｎｓｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｂａｉｌｌｏｎｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｂｒａｃｈｙｐｏｄａ、Ｃｕｐｈｅａｂｕｓｔａｍａｎｔａ、Ｃｕｐｈｅａｃａｌｃａｒａｔａ、Ｃｕｐｈｅａｃａｌｏｐｈｙｌｌａ、Ｃｕｐｈｅａｃａｌｏｐｈｙｌｌａｓｕｂｓｐ．ｍｅｓｏｓｔｅｍｏｎ、Ｃｕｐｈｅａｃａｒｔｈａｇｅｎｅｎｓｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｃｉｒｃａｅｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｃｏｎｆｅｒｔｉｆｌｏｒａ、Ｃｕｐｈｅａｃｏｒｄａｔａ、Ｃｕｐｈｅａｃｒａｓｓｉｆｌｏｒａ、Ｃｕｐｈｅａｃｙａｎｅａ、Ｃｕｐｈｅａｄｅｃａｎｄｒａ、Ｃｕｐｈｅａｄｅｎｔｉｃｕｌａｔａ、Ｃｕｐｈｅａｄｉｓｐｅｒｍａ、Ｃｕｐｈｅａｅｐｉｌｏｂｉｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａｅｒｉｃｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｆｌａｖａ、Ｃｕｐｈｅａｆｌａｖｉｓｅｔｕｌａ、Ｃｕｐｈｅａｆｕｃｈｓｉｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａｇａｕｍｅｒｉ、Ｃｕｐｈｅａｇｌｕｔｉｎｏｓａ、Ｃｕｐｈｅａｈｅｔｅｒｏｐｈｙｌｌａ、Ｃｕｐｈｅａｈｏｏｋｅｒｉａｎａ、Ｃｕｐｈｅａｈｙｓｓｏｐｉｆｏｌｉａ（Ｍｅｘｉｃａｎ－ｈｅａｔｈｅｒ）、Ｃｕｐｈｅａｈｙｓｓｏｐｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｉｇｎｅａ、Ｃｕｐｈｅａｉｎｇｒａｔａ、Ｃｕｐｈｅａｊｏｒｕｌｌｅｎｓｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｌａｎｃｅｏｌａｔａ、Ｃｕｐｈｅａｌｉｎａｒｉｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｌｌａｖｅａ、Ｃｕｐｈｅａｌｏｐｈｏｓｔｏｍａ、Ｃｕｐｈｅａｌｕｔｅａ、Ｃｕｐｈｅａｌｕｔｅｓｃｅｎｓ、Ｃｕｐｈｅａｍｅｌａｎｉｕｍ、Ｃｕｐｈｅａｍｅｌｖｉｌｌａ、Ｃｕｐｈｅａｍｉｃｒａｎｔｈａ、Ｃｕｐｈｅａｍｉｃｒｏｐｅｔａｌａ、Ｃｕｐｈｅａｍｉｍｕｌｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｎｉｔｉｄｕｌａ、Ｃｕｐｈｅａｐａｌｕｓｔｒｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｐａｒｓｏｎｓｉａ、Ｃｕｐｈｅａｐａｓｃｕｏｒｕｍ、Ｃｕｐｈｅａｐａｕｃｉｐｅｔａｌａ、Ｃｕｐｈｅａｐｒｏｃｕｍｂｅｎｓ、Ｃｕｐｈｅａｐｓｅｕｄｏｓｉｌｅｎｅ、Ｃｕｐｈｅａｐｓｅｕｄｏｖａｃｃｉｎｉｕｍ、Ｃｕｐｈｅａｐｕｌｃｈｒａ、Ｃｕｐｈｅａｒａｃｅｍｏｓａ、Ｃｕｐｈｅａｒｅｐｅｎｓ、Ｃｕｐｈｅａｓａｌｉｃｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａｓａｌｖａｄｏｒｅｎｓｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｓｃｈｕｍａｎｎｉｉ、Ｃｕｐｈｅａｓｅｓｓｉｌｉｆｌｏｒａ、Ｃｕｐｈｅａｓｅｓｓｉｌｉｆｏｌｉａ、Ｃｕｐｈｅａｓｅｔｏｓａ、Ｃｕｐｈｅａｓｐｅｃｔａｂｉｌｉｓ、Ｃｕｐｈｅａｓｐｅｒｍａｃｏｃｅ、Ｃｕｐｈｅａｓｐｌｅｎｄｉｄａ、Ｃｕｐｈｅａｓｐｌｅｎｄｉｄａｖａｒ．ｖｉｒｉｄｉｆｌａｖａ、Ｃｕｐｈｅａｓｔｒｉｇｕｌｏｓａ、Ｃｕｐｈｅａｓｕｂｕｌｉｇｅｒａ、Ｃｕｐｈｅａｔｅｌｅａｎｄｒａ、Ｃｕｐｈｅａｔｈｙｍｏｉｄｅｓ、Ｃｕｐｈｅａｔｏｌｕｃａｎａ、Ｃｕｐｈｅａｕｒｅｎｓ、Ｃｕｐｈｅａｕｔｒｉｃｕｌｏｓａ、Ｃｕｐｈｅａｖｉｓｃｏｓｉｓｓｉｍａ、Ｃｕｐｈｅａｗａｔｓｏｎｉａｎａ、Ｃｕｐｈｅａｗｒｉｇｈｔｉｉ、Ｃｕｐｈｅａｌａｎｃｅｏｌａｔａ）が挙げられる。

宿主生物または異種ポリヌクレオチドの供給源として使用される微生物または細胞は市販されている。本明細書に記載の微生物および細胞、ならびに他の適切な微生物および細胞は、例えば、ＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｒｌｓｂａｄ，ＣＡ）、アメリカンタイプカルチャーコレクション（ＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）（Ｍａｎａｓｓａｓ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）、および農業研究文化コレクション（ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）（ＮＲＲＬ；Ｐｅｏｒｉａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から入手可能である。宿主微生物および操作された微生物は、任意の適切な形態で提供され得る。例えば、そのような微生物は、液体培養または固体培養（例えば、寒天ベースの培地）で提供され得、これは、初代培養物であってもよいし、または１回またはそれ以上継代されていてもよい（例えば、希釈および培養されていてもよい）。微生物はまた、凍結形態または乾燥形態（例えば、凍結乾燥）で提供されてもよい。微生物は、任意の適切な濃度で提供されてもよい。

核酸試薬およびツール
本明細書に記載の方法、細胞、または操作された微生物と共に使用するためのヌクレオチドおよび／または核酸試薬（またはポリヌクレオチド）は、非天然ヌクレオチドを伴うかまたは伴わない１つまたはそれ以上のＯＲＦを含む。ＯＲＦは、任意の適切な供給源、時にはゲノムＤＮＡ、ｍＲＮＡ、逆転写ＲＮＡまたは相補的ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）、または前述の１つまたはそれ以上を含む核酸ライブラリーに由来し得、そして目的の核酸配列、目的のタンパク質、または目的の活性を含む任意の生物種に由来する。ＯＲＦを得ることができる生物の非限定的な例としては、例えば、細菌、酵母、真菌、ヒト、昆虫、線虫、ウシ、ウマ、イヌ、ネコ、ラットまたはマウスが挙げられる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のヌクレオチドおよび／または核酸試薬または他の試薬は、単離または精製される。公開されているインビトロの方法により、非天然ヌクレオチドを含むＯＲＦを作製し得る。場合によっては、ヌクレオチドまたは核酸試薬は、非天然核酸塩基を含む。

核酸試薬は、ＯＲＦと併せて翻訳され、アミノ酸タグをコードする、ＯＲＦに隣接するヌクレオチド配列を含む場合がある。タグをコードするヌクレオチド配列は、核酸試薬中のＯＲＦの３’および／または５’に位置し、それにより、ＯＲＦによってコードされるタンパク質またはペプチドのＣ末端またはＮ末端でタグをコードしている。インビトロでの転写および／または翻訳を無効にしない任意のタグを利用してもよく、技術者によって適切に選択されてもよい。タグは、培養または発酵培地からの所望のＯＲＦ産物の単離および／または精製を容易にし得る。場合によっては、核酸試薬のライブラリーが、本明細書に記載の方法および組成物と共に使用される。例えば、少なくとも１００、１０００、２０００、５０００、１０，０００、または５０，０００超の固有のポリヌクレオチドのライブラリーが、ライブラリーに存在し、各ポリヌクレオチドは、少なくとも１つの非天然核酸塩基を含む。

非天然ヌクレオチドを含むかまたは含まない、核酸または核酸試薬は、特定のエレメント、例えば、核酸の使用目的に従ってしばしば選択される調節エレメントを含み得る。以下のエレメントのいずれかを核酸試薬に含めてもよいし、除外してもよい。例えば、核酸試薬は、以下のヌクレオチドエレメントの１つまたはそれ以上または全てを含み得る：１つまたはそれ以上のプロモーターエレメント、１つまたはそれ以上の５’非翻訳領域（５’ＵＴＲ）、標的ヌクレオチド配列が挿入され得る１つまたはそれ以上の領域（「挿入エレメント」）、１つまたはそれ以上の標的ヌクレオチド配列、１つまたはそれ以上の３’非翻訳領域（３’ＵＴＲ）、および１つまたはそれ以上の選択エレメント。核酸試薬は、そのようなエレメントの１つまたはそれ以上を提供されてもよく、核酸が所望の生物に導入される前に、他のエレメントを核酸に挿入してもよい。いくつかの実施形態では、提供される核酸試薬は、プロモーター、５’ＵＴＲ、任意の３’ＵＴＲ、および標的ヌクレオチド配列がヌクレオチド酸試薬に挿入される（すなわち、クローニングされる）挿入エレメントを含む。特定の実施形態では、提供される核酸試薬は、プロモーター、挿入エレメント、および任意の３’ＵＴＲを含み、そして５’ＵＴＲ／標的ヌクレオチド配列は、任意の３’ＵＴＲと共に挿入される。エレメントは、選択された発現系での発現（例えば、選択された生物での発現、または例えば、無細胞系での発現）に適した任意の順序で配置されてもよく、いくつかの実施形態では、核酸試薬は、５’→３’の方向で以下のエレメントを含む：（１）プロモーターエレメント、５’ＵＴＲ、および挿入エレメント；（２）プロモーターエレメント、５’ＵＴＲ、および標的ヌクレオチド配列；（３）プロモーターエレメント、５’ＵＴＲ、挿入エレメントおよび３’ＵＴＲ；ならびに（４）プロモーターエレメント、５’ＵＴＲ、標的ヌクレオチド配列および３’ＵＴＲ。いくつかの実施形態では、ＵＴＲは、完全に天然であるか、または非天然ヌクレオチドを含む、ＯＲＦの転写または翻訳を変更または増大させるように最適化され得る。

本明細書に記載される核酸塩基を含む核酸（例えば、ｍＲＮＡ）は、いくつかの場合において、インビボ（例えば、真核細胞または真核生物のＳＳＯにおいて）でｍＲＮＡ安定性を増強する５’ＵＴＲおよび／または３’ＵＴＲを含む。いくつかの例では、５’または３’ＵＴＲまたは両方とも、インビボでｍＲＮＡ分解または崩壊を低減するように操作される。本明細書で開示される真核生物系においてｍＲＮＡ安定性を増強する５’および３’ＵＴＲの限定されない例として、ＣＳ２３’および５’ＵＴＲがある。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡは、それ以外は修飾されていない本明細書に記載される核酸塩基を含むｍＲＮＡと比較して、ｍＲＮＡのポリ（Ａ）テールの除去率を低減するように修飾される。いくつかの実施形態では、シス作用性ＡＵリッチエレメント（ＡＲＥ）は、ｍＲＮＡ崩壊を促進する細胞内および細胞外シグナル伝達から遮断される。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの非センス媒介性崩壊（ＮＭＤ）を低減するために、ｍＲＮＡ中の未熟終止コドンがｍＲＮＡから除去される。

いくつかの場合において、５’および／または３’ＵＴＲは、ポリペプチドへのｍＲＮＡの翻訳を直接的または間接的に増大する。５’ＵＴＲまたは３’ＵＴＲが、ポリペプチドへのｍＲＮＡの翻訳に直接的に影響を及ぼす方法の限定されない例として、５’または３’シスエレメントに結合し、リボソームまたはエフェクタータンパク質（例えば、ｍＲＮＡデアデニラーゼ、デキャッピング酵素）の補充をもたらすＲＮＡ結合性タンパク質の補充が挙げられる。５’ＵＴＲまたは３’ＵＴＲが、ポリペプチドへのｍＲＮＡの翻訳に間接的に影響を及ぼす方法の限定されない例は、５’または３’ＵＴＲ領域へのＲＮＡ結合性タンパク質の結合を遮断または増強する５’および３’ＵＴＲ二次構造の形成ならびにｍＲＮＡ細胞内局在性を含む。

いくつかの実施形態では、５’ＵＴＲおよび／または３’ＵＴＲは、操作されていない核酸塩基を含有するｍＲＮＡの翻訳効率と比較して、インビトロまたはインビボでｍＲＮＡの翻訳効率を増大する。いくつかの実施形態では、翻訳効率は、スキャニングの際のリボソームによる選択ＡＵＧ（開始コドン）のスキップを低減するようにｍＲＮＡを操作することによって増大される。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡは、コザック配列またはその変形のような開始コドン認識を改善する配列エレメントを含む。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの５’ＵＴＲは、全体のグアニン－シトシン（ＧＣ）含量を低減するように操作される。

いくつかの実施形態では、５’ＵＴＲ内のＡＵＧ開始コドンが関与するｍＲＮＡにおける二次構造の形成（例えば、ＲＮＡＧ－四重鎖構造、ＲＧ４）が低減され、それによってそのＡＵＧからの翻訳の効率が増大する。いくつかの実施形態では、５’ＵＴＲは、操作されていないｍＲＮＡと比較して負のフォールディング自由エネルギー（ΔＧ）を有するように操作される。いくつかの実施形態では、ΔＧは、最大で－４０、－４１、－４２、－４３、－４４、－４５、－４６、－４７、－４８、－４９、－５０、－５１、－５２、－５３、－５４、－５５、－５６、－５７、－５８、－５９または－６０である。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡは、翻訳効率を促進するように５’ＵＴＲまたは３’ＵＴＲで化学的に修飾される。いくつかの実施形態では、化学的修飾は、Ｎ^６－メチルアデノシンである。インビトロ系（例えば、操作された真核細胞または半合成生物）では、ｅＩＦ３ＢおよびｅＩＦ４Ｈと協力してＲＮＡ二次構造の巻き戻しを促進するｅＩＦ４Ｆ複合体のサブユニットであるｅＩＦ４Ａの過剰発現が、ｍＲＮＡの翻訳効率を増大する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの二次構造形成を促進する安定化タンパク質（例えば、脆弱Ｘ精神遅滞タンパク質（ＦＭＲＰ））のノックアウトまたはノックダウンは、二次構造の形成を低減し、それによって、ｍＲＮＡの翻訳効率を増大する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡの翻訳を促進するために、トランス作用剤（例えば、ＲＮＡの小分子、タンパク質）が、細胞（例えば、真核細胞）中に導入される。

いくつかの例では、５’ＵＴＲおよび／または３’ＵＴＲは、ｍＲＮＡの細胞内局在性を促進し、それによって、インビボでｍＲＮＡの翻訳を促進する。いくつかの実施形態では、ｍＲＮＡジップコードのような３’または５’ＵＴＲシス作用エレメントは、ジップコード結合性タンパク質（例えば、Ｓｔａｕｆｅｎ）によるｍＲＮＡジップコードの結合が抑制または増強されるように修飾され、それによって、ｍＲＮＡの翻訳効率を増大する。

核酸試薬、例えば、発現カセットおよび／または発現ベクター（例えば、異種ｔＲＮＡシンテターゼを発現するための）は、プロモーター、エンハンサー、翻訳開始配列、転写終結配列および他のエレメントを含むさまざまな調節エレメントを含み得る。「プロモーター」とは、一般に、転写開始部位に関して比較的固定された位置にあるときに機能するＤＮＡの配列である。例えば、プロモーターは、ヌクレオシド三リン酸輸送体核酸セグメントの上流にあり得る。「プロモーター」は、ＲＮＡポリメラーゼおよび転写因子の基本的な相互作用に必要なコアエレメントを含み、かつ上流エレメントおよび応答エレメントを含んでもよい。「エンハンサー」とは、一般に、転写開始部位から固定でない距離で機能し、転写ユニットに対して５’または３’’のいずれかであり得るＤＮＡの配列を指す。さらに、エンハンサーは、イントロン内およびコード配列自体内に存在してもよい。それらは通常長さが１０～３００の間であり、シスで機能する。エンハンサーは、近くのプロモーターからの転写を増大するように機能する。プロモーターと同様、エンハンサーも、転写の調節を媒介する応答エレメントを含む場合が多い。エンハンサーはしばしば発現の調節を決定し、完全に天然であるかまたは非天然ヌクレオチドを含むＯＲＦなどの、ＯＲＦ発現を変更または最適化するために使用され得る。

上記のように、核酸試薬はまた、１つまたはそれ以上の５’ＵＴＲ、および１つまたはそれ以上の３’ＵＴＲを含んでもよい。例えば、真核生物の宿主細胞（例えば、酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒトまたは有核細胞）および原核生物の宿主細胞（例えば、ウイルス、細菌）で使用される発現ベクターは、ｍＲＮＡの発現に影響を与え得る、転写の終了についてシグナル伝達する配列を含んでもよい。これらの領域は、組織因子タンパク質をコードするｍＲＮＡの非翻訳部分のポリアデニル化セグメントとして転写され得る。３’の非翻訳領域には、転写終結部位も含まれる。いくつかの好ましい実施形態では、転写ユニットは、ポリアデニル化領域を含む。この領域の利点の１つは、転写されたユニットがｍＲＮＡのように処理および輸送される可能性が高くなるということである。発現構築物におけるポリアデニル化シグナルの同定および使用は、十分に確立されている。いくつかの好ましい実施形態では、相同なポリアデニル化シグナルは、導入遺伝子構築物において使用され得る。

５’ＵＴＲは、それが由来するヌクレオチド配列に内因性の１つまたはそれ以上のエレメントを含み得、時には１つまたはそれ以上の外因性エレメントを含む。５’ＵＴＲは、ゲノムＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、ＲＮＡまたはｍＲＮＡなどの任意の適切な核酸から、例えば、任意の適切な生物（例えば、ウイルス、細菌、酵母、真菌、植物、昆虫または哺乳動物）から由来し得る。技術者は、選択された発現系（例えば、選択された生物での発現、または、例えば、無細胞系での発現）に基づいて、５’ＵＴＲにとって適切なエレメントを選択し得る。５’ＵＴＲは、技術者に公知の以下のエレメントの１つまたはそれ以上を含む場合がある：エンハンサー配列（例えば、転写または翻訳）、転写開始部位、転写因子結合部位、翻訳調節部位、翻訳開始部位、翻訳因子結合部位、アクセサリータンパク質結合部位、フィードバック調節剤結合部位、Ｐｒｉｂｎｏｗボックス、ＴＡＴＡボックス、－３５エレメント、Ｅ－ｂｏｘ（ヘリックス－ループ－ヘリックス結合エレメント）、リボソーム結合部位、レプリコン、内部リボソーム侵入部位（ＩＲＥＳ）、サイレンサーエレメントなど。いくつかの実施形態では、プロモーターエレメントは、適切な条件付き調節に必要な全ての５’ＵＴＲエレメントが、プロモーターエレメントフラグメント内に、またはプロモーターエレメントフラグメントの機能的部分配列内に含まれるように分離されてもよい。

核酸試薬中の５’ＵＴＲは、翻訳エンハンサーヌクレオチド配列を含んでもよい。翻訳エンハンサーヌクレオチド配列は、多くの場合、核酸試薬のプロモーターと標的ヌクレオチド配列の間に位置している。翻訳エンハンサー配列は、しばしばリボソームに結合し、１８ＳｒＲＮＡ結合リボヌクレオチド配列（すなわち、４０Ｓリボソーム結合配列）である場合もあり、内部リボソーム侵入配列（ＩＲＥＳ）である場合もある。ＩＲＥＳは一般に、多数の特定の分子間相互作用を介して４０Ｓリボソームサブユニットと接触する正確に配置されたＲＮＡ三次構造を有するＲＮＡ足場を形成する。リボソームエンハンサー配列の例は公知であり、技術者によって同定され得る（例えば、Ｍｉｇｎｏｎｅら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ３３：Ｄ１４１－Ｄ１４６（２００５）；Ｐａｕｌｏｕｓら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ３１：７２２－７３３（２００３）；Ａｋｂｅｒｇｅｎｏｖら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ３２：２３９－２４７（２００４）；Ｍｉｇｎｏｎｅら、ＧｅｎｏｍｅＢｉｏｌｏｇｙ３（３）：ｒｅｖｉｅｗｓ０００４．１－０００１．１０（２００２）；Ｇａｌｌｉｅ，ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ３０：３４０１－３４１１（２００２）；Ｓｈａｌｏｉｋｏら、ＤＯＩ：１０．１００２／ｂｉｔ．２０２６７；およびＧａｌｌｉｅら、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓｅａｒｃｈ１５：３２５７－３２７３（１９８７））。

翻訳エンハンサー配列は、コザックコンセンサス配列または他の配列（例えば、ヒドロ虫ポリプ配列、ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号Ｕ０７１２８）などの真核生物配列である場合がある。翻訳エンハンサー配列は、シャイン・ダルガルノコンセンサス配列などの原核生物配列である場合がある。特定の実施形態では、翻訳エンハンサー配列は、ウイルスヌクレオチド配列である。翻訳エンハンサー配列は、例えば、タバコモザイクウイルス（ＴＭＶ）、アルファルファモザイクウイルス（ＡＭＶ）；タバコエッチウイルス（ＥＴＶ）；ジャガイモウイルスＹ（ＰＶＹ）；カブモザイク（ポティ）ウイルスおよびエンドウ種子伝染モザイクウイルスなどの植物ウイルスの５’ＵＴＲに由来する場合がある。特定の実施形態では、ＴＭＶから約６７塩基の長さのオメガ配列は、翻訳エンハンサー配列として核酸試薬に含まれる（例えば、グアノシンヌクレオチドを欠き、２５ヌクレオチド長のポリ（ＣＡＡ）中央領域を含む）。

３’ＵＴＲは、それが由来するヌクレオチド配列に内因性の１つまたはそれ以上のエレメントを含んでもよく、１つまたはそれ以上の外因性エレメントを含む場合もある。３’ＵＴＲは、ゲノムＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、ＲＮＡまたはｍＲＮＡなどの任意の適切な核酸から、例えば、任意の適切な生物（例えば、ウイルス、細菌、酵母、真菌、植物、昆虫または哺乳動物）から由来し得る。技術者は、選択された発現系に基づいて、３’ＵＴＲに適切なエレメントを選択し得る（例えば、選択された生物での発現など）。３’ＵＴＲは、技術者に公知の以下のエレメントの１つまたはそれ以上を含む場合がある：転写調節部位、転写開始部位、転写終結部位、転写因子結合部位、翻訳調節部位、翻訳終結部位、翻訳開始部位、翻訳因子結合部位、リボソーム結合部位、レプリコン、エンハンサーエレメント、サイレンサーエレメントおよびポリアデノシンテール。３’ＵＴＲにはポリアデノシンテールが含まれることが多く、含まれない場合もあり、ポリアデノシンテールが存在する場合は、１つまたはそれ以上のアデノシン部分が追加されても、またはそれから削除されてもよい（例えば、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５または約５０のアデノシン部分を追加してもまたは削除してもよい）。

いくつかの実施形態では、５’ＵＴＲおよび／または３’ＵＴＲの改変を用いて、プロモーターの活性を変更する（例えば、増加、追加、減少、または実質的に排除する）。プロモーター活性の変更は、次いで、改変された５’または３’ＵＴＲを含む作動可能に連結されたプロモーターエレメントからの目的のヌクレオチド配列の転写の変化によって、ペプチド、ポリペプチド、またはタンパク質の活性（例えば、酵素活性）を変更し得る。例えば、微生物を、新規の活性（例えば、宿主生物には通常見られない活性）を加え得る、または特定の実施形態では、目的のヌクレオチド配列（例えば、目的の相同または異種ヌクレオチド配列）に作動可能に連結された同種または異種プロモーターからの転写を増大させることによって既存の活性の発現を増大し得る改変５’または３’ＵＴＲを含む核酸試薬を発現するように遺伝子改変によって操作してもよい。いくつかの実施形態では、微生物を、特定の実施形態では、目的のヌクレオチド配列に対して作動可能に連結された同種または異種プロモーターからの転写を減少または実質的に排除することによって、活性の発現を減少し得る改変５’または３’ＵＴＲを含む核酸試薬を発現するように遺伝子改変によって操作してもよい。

発現カセットまたは発現ベクターからのｔＲＮＡシンテターゼのような異種ポリペプチドの発現は、原核細胞または真核細胞において発現可能な任意のプロモーターによって制御される。プロモーターエレメントは通常、ＤＮＡ合成および／またはＲＮＡ合成に必要である。プロモーターエレメントは、ある遺伝子に対応するＲＮＡの合成の開始部位を提供することにより、特定の遺伝子の転写を促進し得るＤＮＡの領域を含むことが多い。プロモーターは一般に、それらが調節する遺伝子の近くに位置し、遺伝子の上流（例えば、遺伝子の５’）に位置し、いくつかの実施形態では、遺伝子のセンス鎖と同じＤＮＡ鎖上にある。いくつかの実施形態では、プロモーターエレメントは、遺伝子または生物から単離されてもよく、ポリヌクレオチド配列と機能的に関連して挿入されて、変化されたおよび／または調節された発現を可能にし得る。核酸の発現に使用される非天然プロモーター（例えば、通常は所与の核酸配列に関連しないプロモーター）は、しばしば異種プロモーターと呼ばれる。特定の実施形態では、異種プロモーターおよび／または５’ＵＴＲは、本明細書に記載されるような所望の活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと機能的に関連して挿入され得る。プロモーターに関して本明細書で使用される「作動可能に連結された」および「機能的に関連して」という用語は、コード配列とプロモーターエレメントとの間の関係を指す。転写を介したコード配列からの発現がプロモーターエレメントによって調節または制御される場合、プロモーターは、コード配列と作動可能に連結されているか、または機能的に関連している。「作動可能に連結された」および「機能的に関連して」という用語は、プロモーターエレメントに関して本明細書で交換可能に使用される。

プロモーターはしばしばＲＮＡポリメラーゼと相互作用する。ポリメラーゼは、既存の核酸試薬を使用して核酸の合成を触媒する酵素である。テンプレートがＤＮＡテンプレートの場合、タンパク質が合成される前にＲＮＡ分子が転写される。本発明の方法での使用に適したポリメラーゼ活性を有する酵素としては、タンパク質を合成するために選択されたテンプレートを用いて、選択されたシステムで活性である任意のポリメラーゼが挙げられる。いくつかの実施形態では、本明細書においてプロモーターエレメントとも呼ばれるプロモーター（例えば、異種プロモーター）は、ヌクレオチド配列またはオープンリーディングフレーム（ＯＲＦ）に作動可能に連結され得る。プロモーターエレメントからの転写は、プロモーターに作動可能に連結されたヌクレオチド配列またはＯＲＦ配列に対応するＲＮＡの合成を触媒し得、これは次いで、所望のペプチド、ポリペプチドまたはタンパク質の合成をもたらす。

プロモーターエレメントは、調節制御に対して応答性を示すことがある。プロモーターエレメントは、選択的薬剤によって調節され得る場合もある。すなわち、プロモーターエレメントからの転写は、環境、栄養、または内部条件またはシグナル（例えば、熱誘導性プロモーター、光調節プロモーター、フィードバック調節プロモーター、ホルモン影響性プロモーター、組織特異的プロモーター、酸素およびｐＨ影響性プロモーター、選択的薬剤（例えば、カナマイシン）に応答するプロモーターなど）の変化に応じて、オン、オフ、アップレギュレーションまたはダウンレギュレーションされ得る場合がある。環境、栄養、または内部シグナルの影響を受けるプロモーターは、そのプロモーターまたはその近くに結合し、特定の条件下で標的配列の発現を増加または減少させるシグナル（直接または間接）の影響を受けることがよくある。本明細書に開示される全ての方法と同様に、天然または改変プロモーターの包含を使用して、完全天然ＯＲＦ（例えば、ａａＲＳ）または非天然ヌクレオチド（例えば、ｍＲＮＡまたはｔＲＮＡ）を含むＯＲＦの発現を変更または最適化し得る。

本明細書に記載の実施形態で使用されるプロモーターエレメントからの転写に影響を与える選択的薬剤または調節剤の非限定的な例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：（１）他の方法では毒性化合物（例えば、抗生物質）に対して耐性を提供する産物をコードする核酸セグメント；（２）他の方法ではレシピエント細胞に欠けている産物（例えば、必須産物、ｔＲＮＡ遺伝子、栄養要求性マーカー）をコードする核酸セグメント；（３）遺伝子産物の活性を抑制する産物をコードする核酸セグメント；（４）容易に同定され得る産物をコードする核酸セグメント（例えば、抗生物質（例えば、β－ラクタマーゼ）、β－ガラクトシダーゼ、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、黄色蛍光タンパク質（ＹＦＰ）、赤色蛍光タンパク質（ＲＦＰ）、シアン蛍光タンパク質（ＣＦＰ）、および細胞表面タンパク質などの表現型マーカー）；（５）細胞の生存および／または機能に、他の方法では有害である産物に結合する核酸セグメント；（６）上記の１～５番に記載されている核酸セグメントのいずれかの活性を、他の方法では阻害する核酸セグメント（例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド）；（７）基質を改変する産物（例えば、制限エンドヌクレアーゼ）に結合する核酸セグメント；（８）所望の分子（例えば、特定のタンパク質結合部位）を単離または同定するために使用され得る核酸セグメント；（９）他の方法では機能し得ない特定のヌクレオチド配列をコードする核酸セグメント（例えば、分子の亜集団のＰＣＲ増幅のために）；（１０）存在しない場合、特定の化合物に対する耐性または感受性を直接的または間接的に付与する核酸セグメント；（１１）レシピエント細胞において、毒性であるか、または相対的に非毒性の化合物を毒性化合物（例えば、単純ヘルペスチミジンキナーゼ、シトシンデアミナーゼ）に変換する産物をコードする核酸セグメント；（１２）それらを含む核酸分子の複製、分配または遺伝可能性を阻害する核酸セグメント；（１３）条件付き複製機能、例えば、特定の宿主もしくは宿主細胞株における、または特定の環境条件下（例えば、温度、栄養条件など）での複製をコードする核酸セグメント；および／または（１４）非天然ヌクレオチドを含む１つまたはそれ以上のｍＲＮＡまたはｔＲＮＡをコードする核酸。いくつかの実施形態では、調節剤または選択的薬剤を添加して、生物が供される既存の増殖条件を変更してもよい（例えば、液体培養での増殖、発酵槽での増殖、固体栄養プレートでの増殖など）。

いくつかの実施形態では、プロモーターエレメントの調節を使用して、ペプチド、ポリペプチド、またはタンパク質の活性（例えば、酵素活性など）を変更（例えば、増大、追加、減少、または実質的に排除）し得る。例えば、微生物を、新規の活性（例えば、宿主生物には通常見られない活性）を加え得る、または特定の実施形態では、目的のヌクレオチド配列（例えば、目的の相同または異種ヌクレオチド配列）に作動可能に連結された相同性プロモーターまたは異種プロモーターからの転写を増加させることによって既存の活性の発現を増大し得る核酸試薬を発現するように遺伝子改変によって操作してもよい。いくつかの実施形態では、微生物を、特定の実施形態では、目的のヌクレオチド配列に作動可能に連結された相同または異種プロモーターからの転写を減少または実質的に排除することによって活性の発現を減少し得る核酸試薬を発現するように遺伝子改変によって操作してもよい。

異種タンパク質、例えば、ｔＲＮＡ合成酵素をコードする核酸を、任意の適切な発現系に挿入してもよいし、または使用してもよい。いくつかの実施形態では、核酸試薬は、時には、宿主生物の染色体に安定して組み込まれるか、または核酸試薬は、特定の実施形態では、宿主染色体の一部の欠失であってもよい（例えば、遺伝子改変生物において、宿主ゲノムの変更は、遺伝子改変がある所望の生物を選択的または優先的に維持する能力を付与する）。そのような核酸試薬（例えば、変更されたゲノムが生物に選択可能な形質を与える核酸または遺伝子改変生物）は、所望のタンパク質または核酸分子の産生を誘導するそれらの能力について選択され得る。必要に応じて、核酸試薬は、コドンが（ｉ）ネイティブ配列で指定されたものとは異なるｔＲＮＡを使用して、同じアミノ酸をコードするように、または（ｉｉ）従来とは異なるかまたは非天然アミノ酸（検出可能な標識アミノ酸を含む）を含む、通常とは異なるアミノ酸をコードするように変更してもよい。

組換え発現は、プラスミドなどのベクターの一部であり得る発現カセットを使用して有用に達成される。ベクターは、核酸に作動可能に連結されたプロモーターを含み得る。ベクターはまた、本明細書に記載されるように、転写および翻訳に必要な他のエレメントを含んでもよい。発現カセット、発現ベクター、およびカセットまたはベクター中の配列は、非天然ヌクレオチドが接触している細胞に対して異種であり得る。

ｔＲＮＡシンテターゼのような異種タンパク質を保持する、コードするおよび／または発現するのに適しているさまざまな原核生物および真核生物の発現ベクターを生成できる。そのような発現ベクターとしては、例えば、ｐＥＴ、ｐＥＴ３ｄ、ｐＣＲ２．１、ｐＢＡＤ、ｐＵＣ、および酵母ベクターが挙げられる。ベクターは、例えば、様々なインビボおよびインビトロの状況で使用し得る。使用され得る原核生物プロモーターの非限定的な例としては、ＳＰ６、Ｔ７、Ｔ５、ｔａｃ、ｂｌａ、ｔｒｐ、ｇａｌ、ｌａｃ、またはマルトースプロモーターが挙げられる。使用され得る真核生物プロモーターの非限定的な例としては、構成的プロモーター、例えば、ＣＭＶ、ＳＶ４０およびＲＳＶプロモーターなどのウイルスプロモーター、ならびに調節可能なプロモーター、例えば、ｔｅｔプロモーター、ｈｓｐ７０プロモーター、およびＣＲＥによって調節される合成プロモーターなどの誘導性または抑制性プロモーターが挙げられる。細菌発現用のベクターとしてはｐＧＥＸ－５Ｘ－３が含まれ、真核生物発現用のベクターとしては、ｐＣＩｎｅｏ－ＣＭＶが挙げられる。使用され得るウイルスベクターとしては、レンチウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、ＡＩＤＳウイルス、神経栄養ウイルス、シンドビスおよび他のウイルスに関連するものが挙げられる。これらのウイルスの特性を共有し、ベクターとしての使用に適した任意のウイルスファミリーも有用である。使用できるレトロウイルスベクターとしては、Ｖｅｒｍａ，ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．２２９－２３２，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，（１９８５）に記載されているベクターが挙げられる。例えば、そのようなレトロウイルスベクターとしては、マウスマロニー白血病ウイルス、ＭＭＬＶ、および望ましい特性を発現する他のレトロウイルスが挙げられる。通常、ウイルスベクターには、非構造初期遺伝子、構造後期遺伝子、ＲＮＡポリメラーゼＩＩＩ転写物、複製およびキャプシド形成に必要な逆末端リピート、ならびにウイルスゲノムの転写および複製を制御するプロモーターを含む。ベクターとして設計された場合、ウイルスは通常、１つまたはそれ以上の初期遺伝子が除去されており、除去されたウイルス核酸の代わりに遺伝子または遺伝子／プロモーターカセットがウイルスゲノムに挿入される。

クローニング
当技術分野で公知の任意の便利なクローニング戦略を利用して、ＯＲＦなどのエレメントを核酸試薬に組み込んでもよい。以下のような公知の方法を利用して、挿入エレメントとは独立してエレメントをテンプレートに挿入してもよい、例えば、（１）１つまたはそれ以上の既存の制限酵素部位でテンプレートを切断し、目的のエレメントをライゲーションすること、および（２）１つまたはそれ以上の適切な制限酵素部位を含むオリゴヌクレオチドプライマーをハイブリダイズし、ポリメラーゼ連鎖反応（本明細書でより詳細に記載される）によって増幅することによって、テンプレートに制限酵素部位を追加すること。他のクローニング戦略は、例えば、ＰＣＲのためのオリゴヌクレオチドプライマーハイブリダイゼーション部位、および本明細書に記載される他のものなど、核酸試薬に存在するかまたは挿入される１つまたはそれ以上の挿入部位を利用する。いくつかの実施形態では、クローニング戦略は、組換えなどの遺伝子操作と組み合わせてもよい（例えば、本明細書でさらに説明するように、改変される生物のゲノムへの目的の核酸配列を有する核酸試薬の組換え）。いくつかの実施形態では、クローニングされたＯＲＦは、目的の１つまたはそれ以上のＯＲＦを有する微生物を操作することによって、（直接的または間接的に）改変型のまたは野生型のポリメラーゼを生成し得、その微生物はポリメラーゼ活性の変化した活性を含む。

核酸を１つまたはそれ以上の特異的切断剤と接触させることにより、その核酸を特異的に切断し得る。特定の切断剤は、特定の部位で特定のヌクレオチド配列に従って特異的に切断することが多い。酵素特異的切断剤の例としては、限定するものではないが、エンドヌクレアーゼ（例えば、ＤＮａｓｅ（例えば、ＤＮａｓｅＩ、ＩＩ）；ＲＮａｓｅ（例えば、ＲＮａｓｅＥ、Ｆ、Ｈ、Ｐ）；Ｃｌｅａｖａｓｅ（商標）酵素；ＴａｑＤＮＡポリメラーゼ；Ｅ．ｃｏｌｉＤＮＡポリメラーゼＩおよび真核生物構造特異的エンドヌクレアーゼ；マウスＦＥＮ－１エンドヌクレアーゼ；Ｉ型、ＩＩ型またはＩＩＩ型制限エンドヌクレアーゼ、例えば、ＡｃｃＩ、ＡｆｌＩＩＩ、ＡｌｕＩ、Ａｌｗ４４Ｉ、ＡｐａＩ、ＡｓｎＩ、ＡｖａＩ、ＡｖａＩＩ、ＢａｍＨＩ、ＢａｎＩＩ、ＢｃｌＩ、ＢｇｌＩ．ＢｇｌＩＩ、ＢｌｎＩ、ＢｓａＩ、ＢｓｍＩ、ＢｓｍＢＩ、ＢｓｓＨＩＩ、ＢｓｔＥＩＩ、ＣｆｏＩ、ＣＩａＩ、ＤｄｅＩ、ＤｐｎＩ、ＤｒａＩ、ＥｃＩＸＩ、ＥｃｏＲＩ、ＥｃｏＲＩ、ＥｃｏＲＩＩ、ＥｃｏＲＶ、ＨａｅＩＩ、ＨａｅＩＩ、ＨｉｎｄＩＩ、ＨｉｎｄＩＩＩ、ＨｐａＩ、ＨｐａＩＩ、ＫｐｎＩ、ＫｓｐＩ、ＭｌｕＩ、ＭＩｕＮＩ、ＭｓｐＩ、ＮｃｉＩ、ＮｃｏＩ、ＮｄｅＩ、ＮｄｅＩＩ、ＮｈｅＩ、ＮｏｔＩ、ＮｒｕＩ、ＮｓｉＩ、ＰｓｔＩ、ＰｖｕＩ、ＰｖｕＩＩ、ＲｓａＩ、ＳａｃＩ、ＳａｌＩ、Ｓａｕ３ＡＩ、ＳｃａＩ、ＳｃｒＦＩ、ＳｆｉＩ、ＳｍａＩ、ＳｐｅＩ、ＳｐｈＩ、ＳｓｐＩ、ＳｔｕＩ、ＳｔｙＩ、ＳｗａＩ、ＴａｑＩ、ＸｂａＩ、ＸｈｏＩ）；グリコシラーゼ（例えば、ウラシル－ＤＮＡグリコシラーゼ（ＵＤＧ）、３－メチルアデニンＤＮＡグリコシラーゼ、３－メチルアデニンＤＮＡグリコシラーゼＩＩ、ピリミジン水和物－ＤＮＡグリコシラーゼ、ＦａＰｙ－ＤＮＡグリコシラーゼ、チミンミスマッチ－ＤＮＡグリコシラーゼ、ヒポキサンチン－ＤＮＡグリコシラーゼ、５－ヒドロキシメチルウラシルＤＮＡグリコシラーゼ（ＨｍＵＤＧ）、５－ヒドロキシメチルシトシンＤＮＡグリコシラーゼ、または１，Ｎ６－エテノ－アデニンＤＮＡグリコシラーゼ）；エキソヌクレアーゼ（例えば、エキソヌクレアーゼＩＩＩ）；リボザイム；およびＤＮＡｚｙｍｅｓが挙げられる。サンプル核酸は、化学薬品で処理されてもよいし、または修飾ヌクレオチドを使用して合成されてもよく、修飾核酸を切断してもよい。非限定的な例では、サンプル核酸は、（ｉ）アルキルプリンＤＮＡグリコシラーゼによって認識および切断される、Ｎ３－メチルアデニンおよびＮ３－メチルグアニンを含む、いくつかのアルキル化塩基を生成するメチルニトロソ尿素などのアルキル化剤；（ｉｉ）亜硫酸水素ナトリウムであって、これにより、ＤＮＡのシトシン残基が脱アミノ化され、ウラシルＮ－グリコシラーゼによって切断され得るウラシル残基が形成される、亜硫酸水素ナトリウム；ならびに（ｉｉｉ）グアニンをその酸化型である８－ヒドロキシグアニンに変換する化学薬品（これはホルムアミドピリミジンＤＮＡＮ－グリコシラーゼによって切断され得る）、で処理され得る。化学的切断プロセスの例としては、限定するものではないが、アルキル化（例えば、ホスホロチオエート修飾核酸のアルキル化）；Ｐ３’－Ｎ５’－ホスホロアミデート含有核酸の酸不安定性の切断；ならびに核酸の四酸化オスミウムおよびピペリジン処理が挙げられる。

いくつかの実施形態では、核酸試薬は、１つまたはそれ以上のリコンビナーゼ挿入部位を含む。リコンビナーゼ挿入部位は、組換えタンパク質による組み込み／組換え反応に関与する核酸分子上の認識配列である。例えば、Ｃｒｅリコンビナーゼの組換え部位は、ｌｏｘＰであり、これは、８塩基対のコア配列（例えば、Ｓａｕｅｒ，Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈ．５：５２１－５２７（１９９４））に隣接する２つの１３塩基対の逆方向反復配列（リコンビナーゼ結合部位として機能）で構成される３４塩基対の配列である。組換え部位の他の例としては、ａｔｔＢ、ａｔｔＰ、ａｔｔＬ、およびａｔｔＲ配列、ならびに組換えタンパク質λＩｎｔによって、および補助タンパク質組み込み宿主因子（ＩＨＦ）、ＦＩＳおよび切除酵素（Ｘｉｓ）によって認識される、それらの変異体、フラグメント、バリアントおよび誘導体が挙げられる（例えば、米国特許第５，８８８，７３２号；同第６，１４３，５５７号；同第６，１７１，８６１号；同第６，２７０，９６９号；同第６，２７７，６０８号；および同第６，７２０，１４０号；米国特許出願公開第０９／５１７，４６６号、および同第０９／７３２，９１４号；米国特許出願公開第２００２／０００７０５１号；ならびにＬａｎｄｙ，Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｂｉｏｔｅｃｈ．３：６９９－７０７（１９９３））。

リコンビナーゼクローニング核酸の例は、ゲートウェイ（Ｇａｔｅｗａｙ）（登録商標）システム（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）にあり、これは、インビボまたはインビトロで所望の核酸分子をクローニングするための少なくとも１つの組換え部位を含む。いくつかの実施形態では、この系は、しばしばバクテリオファージラムダ系（例えば、ａｔｔ１およびａｔｔ２）に基づいて、少なくとも２つの異なる部位特異的組換え部位を含み、野生型（ａｔｔ０）部位から変異しているベクターを利用する。各変異部位は、同じタイプの同族のパートナーａｔｔ部位（すなわち、その結合パートナー組換え部位）に対して固有の特異性を有し（例えば、ａｔｔＢ１とａｔｔＰ１、またはａｔｔＬ１とａｔｔＲ１）、他の変異型の組換え部位とも、または野生型ａｔｔ０部位とも交差反応しない。異なる部位特異性は、所望の分子の方向性のあるクローニングまたは連結を可能にし、したがって、クローニングされた分子の所望の配向を提供する。組換え部位に隣接する核酸フラグメントは、Ｇａｔｅｗａｙ（登録商標）系を使用して、目的ベクター（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＶｅｃｔｏｒ）と呼ばれることもあるレシピエントプラスミド分子上のａｔｔ部位に隣接する選択可能なマーカー（例えば、ｃｃｄＢ）を置き換えることにより、クローニングおよびサブクローニングされる。次いで、ｃｃｄＢ感受性宿主株の形質転換およびレシピエント分子上のマーカーの陽性選択によって、所望のクローンが選択される。陰性選択（例えば、毒性遺伝子の使用）のための同様の戦略は、哺乳類および昆虫のチミジンキナーゼ（ＴＫ）のように他の生物で使用され得る。

核酸試薬は、１つまたはそれ以上の複製起点（ＯＲＩ）エレメントを含むことがある。いくつかの実施形態では、テンプレートは、２つまたはそれ以上のＯＲＩを含み、１つは１つの生物（例えば、細菌）において効率的に機能し、別の生物は別の生物（例えば、酵母のような真核生物）において効率的に機能する。いくつかの実施形態では、ＯＲＩは、１つの種（例えば、Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅなど）において効率的に機能し得、そして別のＯＲＩは、異なる種（例えば、Ｓ．ｐｏｍｂｅなど）において効率的に機能し得る。核酸試薬はまた、１つまたはそれ以上の転写調節部位を含む場合もある。

核酸試薬、例えば、発現カセットまたはベクターは、マーカー産物をコードする核酸配列を含み得る。マーカー産物は、ある遺伝子が細胞に送達され、送達された後は発現されているか否かを判断するために使用される。マーカー遺伝子の例としては、β－ガラクトシダーゼおよび緑色蛍光タンパク質をコードする大腸菌ｌａｃＺ遺伝子が挙げられる。いくつかの実施形態では、マーカーは、選択可能なマーカーであり得る。そのような選択可能なマーカーが宿主細胞に首尾よく移されるとき、その形質転換された宿主細胞は、選択圧下に置かれた場合に生き残り得る。選択的レジームには、広く使用されている２つの別個のカテゴリーがある。第１のカテゴリーは、細胞の代謝、および補充された培地から独立して増殖する能力を欠く変異細胞株の使用に基づいている。第２のカテゴリーは優性選択であり、これは任意の細胞型で使用される選択スキームを指し、変異細胞株の使用を必要としない。これらのスキームは通常、宿主細胞の増殖を阻止するために薬物を使用する。新規遺伝子を有するそれらの細胞は、薬剤耐性を運ぶタンパク質を発現し、選択を生き残る。そのような優勢な選択の例は、薬物ネオマイシン（Ｓｏｕｔｈｅｒｎら、Ｊ．Ｍｏｌｅｃ．Ａｐｐｌ．Ｇｅｎｅｔ．１：３２７（１９８２））、ミコフェノール酸（Ｍｕｌｌｉｇａｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ２０９：１４２２（１９８０））またはハイグロマイシン（Ｓｕｇｄｅｎら、Ｍｏｌ．Ｃｅｌｌ．Ｂｉｏｌ．５：４１０～４１３（１９８５））を使用する。

核酸試薬は、１つまたはそれ以上の選択エレメント（例えば、核酸試薬の存在を選択するためのエレメントであり、選択的に調節され得るプロモーターエレメントの活性化のためではないエレメント）を含み得る。選択エレメントは、核酸試薬が細胞に含まれるか否かを決定するために公知のプロセスを使用して利用されることが多い。いくつかの実施形態では、核酸試薬は、２つまたはそれ以上の選択エレメントを含み、１つのエレメントは１つの生物において効率的に機能し、別のエレメントは別の生物において効率的に機能する。選択エレメントの例としては、限定するものではないが、以下が挙げられる：（１）他の方法では毒性のある化合物（例えば、抗生物質）に対する耐性を提供する産物をコードする核酸セグメント；（２）他の方法ではレシピエント細胞に欠けている産物（例えば、必須産物、ｔＲＮＡ遺伝子、栄養要求性マーカー）をコードする核酸セグメント；（３）遺伝子産物の活性を抑制する産物をコードする核酸セグメント；（４）容易に同定され得る産物をコードする核酸セグメント（例えば、抗生物質（例えば、β－ラクタマーゼ）、β－ガラクトシダーゼ、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、黄色蛍光タンパク質（ＹＦＰ）、赤色蛍光タンパク質（ＲＦＰ）、シアン蛍光タンパク質（ＣＦＰ）、および細胞表面タンパク質などの表現型マーカー）；（５）細胞の生存および／または機能に対して他の方法では有害な産物に結合する核酸セグメント；（６）上記の１～５番に記載されている核酸セグメント（例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド）のいずれかの活性を他の方法では阻害する核酸セグメント；（７）基質を修飾する産物（例えば、制限エンドヌクレアーゼ）に結合する核酸セグメント；（８）所望の分子（例えば、特定のタンパク質結合部位）を単離または同定するために使用され得る核酸セグメント；（９）他の方法では機能しない場合がある特定のヌクレオチド配列をコードする核酸セグメント（例えば、分子の亜集団のＰＣＲ増幅のために）；（１０）存在しない場合、特定の化合物に対する耐性または感受性を直接的または間接的に付与する核酸セグメント；（１１）レシピエント細胞において、毒性であるか、または比較的非毒性の化合物を毒性化合物に変換する産物（例えば、単純ヘルペスチミジンキナーゼ、シトシンデアミナーゼ）をコードする核酸セグメント；（１２）それらを含む核酸分子の複製、分配または遺伝可能性を阻害する核酸セグメント；ならびに／あるいは（１３）条件付き複製機能、例えば、特定の宿主もしくは宿主細胞株における、または特定の環境条件下（例えば、温度、栄養状態など）での複製をコードする核酸セグメント。

核酸試薬は、インビボ転写および／または翻訳に有用な任意の形態であり得る。核酸は、スーパーコイルプラスミドなどのプラスミドである場合もあれば、酵母人工染色体（例えば、ＹＡＣ）である場合もあり、線状核酸（例えば、ＰＣＲまたは制限消化によって産生される線状核酸）である場合もあり、一本鎖である場合もあり、時には二本鎖でもある。核酸試薬は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）プロセスまたは転写媒介増幅プロセス（ＴＭＡ）などの増幅プロセスによって調製される場合もある。ＴＭＡでは、２つの酵素が、等温反応で使用され、発光によって検出される増幅産物を生成する（例えば、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ１９９６Ｊｕｎ２５；３５（２５）：８４２９－３８）。標準的なＰＣＲプロセスは公知であり（例えば、米国特許第４，６８３，２０２号；第４，６８３，１９５号；第４，９６５，１８８号；および第５，５６５，４９３号）、一般にサイクルで実施される。各サイクルとしては、熱変性（ここでハイブリッド核酸が解離する）、冷却（ここでプライマーオリゴヌクレオチドがハイブリダイズする）；およびポリメラーゼ（すなわち、Ｔａｑポリメラーゼ）によるオリゴヌクレオチドの伸長が挙げられる。ＰＣＲ循環プロセスの例は、サンプルを９５℃で５分間処理すること；９５℃で１分間、５９℃で１分間、１０秒間、７２℃で１分３０秒間という４５サイクルを繰り返すこと；次いで、サンプルを７２℃で５分間処理すること。複数のサイクルは、市販のサーマルサイクラーを使用して頻繁に行われる。ＰＣＲ増幅産物は、低温で一時的に保存される場合もあり（例えば、４℃）、分析前に凍結される場合もある（例えば、－２０℃）。

上記のものと類似のクローニング戦略を使用して、非天然ヌクレオチドを含むＤＮＡを生成し得る。例えば、所望の位置に非天然ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドは、標準的な固相合成を使用して合成され、ＨＰＬＣによって精製される。次いで、オリゴヌクレオチドは、ＢｓａＩ部位などのクローニング部位を使用したクローニング方法（ＧｏｌｄｅｎＧａｔｅアセンブリなど）を使用して（ただし、上記で説明した他のものを使用してもよい）、必要な配列コンテキスト（すなわち、ＵＴＲおよびコード配列）を含むプラスミドに挿入される。

キット／製造品
特定の実施形態では、本明細書に開示されるのは、本明細書に記載される１つまたはそれ以上の方法で使用するためのキットおよび製造品である。そのようなキットとしては、バイアル、チューブなどのような１つまたはそれ以上の容器を受け入れるように区画化された担体、パッケージ、または容器を含み、その容器のそれぞれは、本明細書に記載の方法で使用される別個のエレメントの１つを含んでいる。適切な容器としては、例えば、ボトル、バイアル、注射器、および試験管が挙げられる。一実施形態では、容器は、ガラスまたはプラスチックなどの様々な材料から形成される。

いくつかの実施形態では、キットは、キットの内容物を収容するための適切な包装材料を備える。場合によっては、包装材料は、好ましくは無菌で夾雑物のない環境を提供するために、周知の方法によって構築される。本明細書で使用される包装材料としては、例えば、核酸配列決定システムで使用するために販売されている市販のキットで慣習的に利用されているものが挙げられる。例示的な包装材料としては、限定するものではないが、本明細書に記載の構成成分を一定の範囲内に保持し得るガラス、プラスチック、紙、ホイルなどが挙げられる。

包装材料は、構成成分の特定の用途を示すラベルを備えてもよい。このラベルで示されているキットの使用は、そのキットに存在する構成成分の特定の組み合わせに適切な、本明細書に記載されている方法の１つまたはそれ以上であり得る。例えば、ラベルは、キットがポリヌクレオチドを合成する方法にとって、または核酸の配列を決定する方法にとって有用であることを示し得る。

パッケージングされた試薬または構成成分の使用説明書もキットに含まれてもよい。この説明書には通常、混合されるキット成分およびサンプルの相対量、試薬／サンプル混合物のメンテナンス期間、温度、緩衝液条件などの反応パラメーターを説明する具体的な表現が含まれる。

特定の反応に必要な全ての構成成分が特定のキットに存在する必要があるわけではないことが理解される。そうではなく、１つまたはそれ以上の追加の構成成分を他の供給源から提供され得る。キットに付属の説明書で、提供される追加の構成成分、及びそれらを入手できる場所が特定され得る。

いくつかの実施形態では、例えば、遺伝子操作された哺乳動物細胞（例えば、ＣＨＯまたはＨＥＫ２９３Ｔ細胞）を製造するための本発明によって提供される方法を使用して、細胞性核酸中に非天然核酸を安定に組み込むのに有用であるキットが提供される。一実施形態では、本明細書に記載のキットは、遺伝子操作された細胞および１つまたはそれ以上の非天然核酸を含む。

追加の実施形態では、本明細書に記載のキットは、細胞および細胞に導入するための異種遺伝子を含む核酸分子を提供し、それにより、この段落で説明されている上記の任意の実施形態の核酸を含む発現ベクターなどの遺伝子操作された細胞を提供する。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される細胞は、哺乳動物、例えば、ヒトのような多細胞生物であり得る生物に送達される。そのようなものとして、非天然アミノ酸を有するポリペプチドを含む真核細胞を、生物に導入できる。

番号を付けた実施形態
本開示は、以下の非限定的な番号を付けた実施形態を含む：
実施形態１。真核細胞において１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって、
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と；
（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）とを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成する、真核細胞を提供する工程と；
（ｂ）真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程と
を含む方法。

実施形態２。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態１に記載の方法。

実施形態３。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態１に記載の方法。

実施形態４。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態１に記載の方法。

実施形態５。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基が、
（ｉ）２－チオウラシル、２－チオ－チミン、２’－デオキシウリジン、４－チオ－ウラシル、４－チオ－チミン、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、５－ハロウラシル；５－プロピニル－ウラシル、６－アゾ－チミン、６－アゾ－ウラシル、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、シュードウラシル、ウラシル－５－オキサ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキサ酢酸、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、５－メチル－２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシルまたはジヒドロウラシル；
（ｉｉ）５－ヒドロキシメチルシトシン、５－トリフルオロメチルシトシン、５－ハロシトシン、５－プロピニルシトシン、５－ヒドロキシシトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５，６－ジヒドロシトシン、５－ニトロシトシン、６－アゾシトシン、アザシトシン、Ｎ４－エチルシトシン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、４－アセチルシトシン、２－チオシトシン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾオキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノキサジンシチジン（９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾオキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）またはピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）；
（ｉｉｉ）２－アミノアデニン、２－プロピルアデニン、２－アミノ－アデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－プロピル－アデニン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、３－デアザアデニン、７－メチルアデニン、７－デアザ－アデニン、８－アザアデニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシルで置換されたアデニン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、２－メチルアデニン、２，６－ジアミノプリン、２－メチルチオ－Ｎ６－イソペンテニルアデニンまたは６－アザ－アデニン；
（ｉｖ）２－メチルグアニン、グアニンの２－プロピルおよびアルキル誘導体、３－デアザグアニン、６－チオ－グアニン、７－メチルグアニン、７－デアザグアニン、７－デアザグアノシン、７－デアザ－８－アザグアニン、８－アザグアニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシルで置換されたグアニン、１－メチルグアニン、２，２－ジメチルグアニン、７－メチルグアニンまたは６－アザ－グアニン；ならびに
（ｖ）ヒポキサンチン、キサンチン、１－メチルイノシン、キュエオシン、ベータ－Ｄ－ガラクトシルキュエオシン、イノシン、ベータ－Ｄ－マンノシルキュエオシン、ワイブトキソシン、ヒドロキシウレア、（ａｃｐ３）ｗ、２－アミノピリジンまたは２－ピリドン
からなる群から選択される実施形態１～４のいずれか１項に記載の方法。

実施形態６．第１の非天然塩基または第２の非天然塩基が、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１～４のいずれか１項に記載の方法。

実施形態７。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態６に記載の方法。

実施形態８。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す実施形態６に記載の方法。

実施形態９。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態１０。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基が、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態１１。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態１２。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態１３。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、
２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルまたはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキル；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニル；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニル；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３、（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
および／または５’位における修飾：
５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）；
４位における修飾：
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基またはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される修飾された糖部分を含む、実施形態１～１２のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１４。方法は、ヒト細胞である、実施形態１～１３のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１５。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態１４に記載の方法。

実施形態１６。細胞は、ハムスター細胞である、実施形態１～１３のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１７。ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態１６に記載の方法。

実施形態１８。非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態１～１７のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１９。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態１～１７のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２０。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態１９に記載の方法。

実施形態２１。真核細胞においてポリペプチドを産生する方法であって、ポリペプチドは、１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含み、方法は：
（ａ）真核生物を提供する工程であって、真核生物は：
（ｉ）１つまたはそれ以上の非天然塩基を含むコドンを含むｍＲＮＡと；
（ｉｉ）１つまたはそれ以上の非天然塩基を含むアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、ｍＲＮＡ中のコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基およびｔＲＮＡ中のアンチコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基は相補的塩基対を形成する、ｔＲＮＡと；
（ｉｉｉ）ｔＲＮＡを天然アミノ酸と比較して１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼと
を含む、工程と、
（ｂ）１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を真核細胞に提供する工程であって、真核細胞は１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する、工程とを含む方法。

実施形態２２。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）が、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態２３。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）が、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態２４．ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）が、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態２５。ｍＲＮＡ中のコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

または

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１～２４のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２６。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１～２４のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２７。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２６に記載の方法。

実施形態２８。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２９。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態３０。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態３１。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態３２。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態３３。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態３４。ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１～２４のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３５。ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３４に記載の方法。

実施形態３６。ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

実施形態３７。ｍＲＮＡ中のコドンを含む非天然ヌクレオチドは、

実施形態３８。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）が、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１に記載の方法。

実施形態３９。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３８に記載の方法。

実施形態４０。非天然塩基は、

実施形態４１。非天然塩基は、

実施形態４２。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態４３。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態４２に記載の方法。

実施形態４４。非天然塩基は、

実施形態４５。非天然塩基は、

実施形態４６。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態４７。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態４６に記載の方法。

実施形態４８。非天然塩基は、

実施形態４９。非天然塩基は、

実施形態５０。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態５１。非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態５０に記載の方法。

実施形態５２。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態５１に記載の方法。

実施形態５３。非天然塩基は、

実施形態５４。非天然塩基は、

実施形態５５。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態５６。非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態５５記載の方法。

実施形態５７。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態５５に記載の方法。

実施形態５８。非天然塩基は、

実施形態５９。非天然塩基は、

実施形態６０。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態２１に記載の方法。

実施形態６１。非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態６０に記載の方法。

実施形態６２。非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態６１に記載の方法。

実施形態６３。非天然塩基は、

実施形態６４。非天然塩基は、

実施形態６５。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態２１に記載の方法。

実施形態６６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるかまたは異なっている、実施形態６５に記載の方法。

実施形態６７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態６６に記載の方法。

実施形態６８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態６６に記載の方法。

実施形態６９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態６５～６８のいずれか１項に記載の方法。

実施形態７０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態６９に記載の方法。

実施形態７１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態７０に記載の方法。

実施形態７２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態７３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態７４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態７０に記載の方法。

実施形態７５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態７４に記載の方法。

実施形態７６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態７４に記載の方法。

実施形態７７。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態２１に記載の方法。

実施形態７８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態７７に記載の方法。

実施形態７９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態７８に記載の方法。

実施形態８０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態７８に記載の方法。

実施形態８１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態７７～７９のいずれか１項に記載の方法。

実施形態８２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態８１に記載の方法。

実施形態８３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態８２に記載の方法。

実施形態８４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態８５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態８６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態８２に記載の方法。

実施形態８７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態８６に記載の方法。

実施形態８８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態８６に記載の方法。

実施形態８９。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態２１に記載の方法。

実施形態９０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態８９に記載の方法。

実施形態９１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態８９に記載の方法。

実施形態９２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態８９に記載の方法。

実施形態９３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態８９～９２のいずれか１項に記載の方法。

実施形態９４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態９３に記載の方法。

実施形態９５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態９４に記載の方法。

実施形態９６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態９７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態９８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態９４に記載の方法。

実施形態９９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態９８に記載の方法。

実施形態１００。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態９８に記載の方法。

実施形態１０１。ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、非天然塩基である、実施形態２１、２３、２５～３７、４２～４５、５５～５９および７７～８８のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１０２。ｍＲＮＡ中のコドンはＡＸＣであり、Ｘは非天然塩基である、実施形態１０１に記載の方法。

実施形態１０３。ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＣであり、Ｘは非天然塩基である、実施形態１０１に記載の方法。

実施形態１０４。ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＵであり、Ｘは非天然塩基である、実施形態１０１に記載の方法。

実施形態１０５。ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｘは第１の非天然塩基であり、Ｙは第２の非天然塩基である、実施形態２１、２３、２５～３７、４２～４５、５５～５９および７７～８８のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１０６。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態１０５に記載の方法。

実施形態１０７。ＸおよびＹは、同一である、実施形態１０６に記載の方法。

実施形態１０８。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態１０６に記載の方法。

実施形態１０９。ｍＲＮＡ中のコドンはＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンはＧＹＵである、実施形態１０５に記載の方法。

実施形態１１０。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態１０９に記載の方法。

実施形態１１１。ＸおよびＹは、同一である、実施形態１０９に記載の方法。

実施形態１１２。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態１０９に記載の方法。

実施形態１１３。ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンはＧＹＣである、実施形態１０６に記載の方法。

実施形態１１４。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態１１３に記載の方法。

実施形態１１５。ＸおよびＹは、同一である、実施形態１１３に記載の方法。

実施形態１１６。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態１１３に記載の方法。

実施形態１１７。ｍＲＮＡ中のコドンはＧＸＵであり、アンチコドンはＡＹＣである、実施形態１０６に記載の方法。

実施形態１１８。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態１１７に記載の方法。

実施形態１１９。ＸおよびＹは、同一である、実施形態１１７に記載の方法。

実施形態１２０。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態１１７に記載の方法。

実施形態１２１。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１２２。ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１２３。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来する、実施形態１２２に記載の方法。

実施形態１２４。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する、実施形態１２２に記載の方法。

実施形態１２５。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・マゼイに由来する、実施形態１２２に記載の方法。

実施形態１２６。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１２２に記載の方法。

実施形態１２７。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１２８。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・バルケリに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１２９。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３０。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・マゼイに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３１。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３２。細胞は、ヒト細胞である、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３３。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態１３２に記載の方法。

実施形態１３４。細胞は、ハムスター細胞である、実施形態２１～１２０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３５。ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態１３４に記載の方法。

実施形態１３６。非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態２１～１３５のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３７。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態２１～１３５のいずれか１項に記載の方法。

実施形態１３８。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態１３７に記載の方法。

実施形態１３９。真核細胞における非天然ポリペプチドの発現のための系であって：
（ａ）少なくとも１つの非天然アミノ酸；
（ｂ）１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基を含む少なくとも１つのコドンを含む、非天然ポリペプチドをコードするｍＲＮＡ；
（ｃ）１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基を含む少なくとも１つのアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基および１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、１つまたはそれ以上の相補的塩基対を形成する、ｔＲＮＡ；
（ｄ）ｔＲＮＡを少なくとも１つの非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼをコードする核酸配列を含む１つまたはそれ以上の核酸構築物；ならびに
（ｅ）ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼを使用してｍＲＮＡを、非天然アミノ酸を含むポリペプチドに翻訳可能である真核細胞
を含む系。

実施形態１４０。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１４１。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１４２。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１４３。１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１３９～１４２のいずれか１項に記載の系。

実施形態１４４。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基または１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１３９～１４２のいずれか１項に記載の系。

実施形態１４５。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１４４に記載の系。

実施形態１４６。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１４７。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１４８。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１４９。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１５０。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１５１。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態１５２。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１３９～１４２のいずれか１項に記載の系。

実施形態１５３。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１５２に記載の系。

実施形態１５４。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１５５。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１５６。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１５７。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１５６に記載の系。

実施形態１５８。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１５９。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６０。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６１。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１６０に記載の系。

実施形態１６２。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６３。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６４。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６５。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１６４に記載の系。

実施形態１６６。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６７。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態１６８。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１６９。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１６８に記載の系。

実施形態１７０。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１６８に記載の系。

実施形態１７１。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態１７２。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態１７３。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１７４。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１７３に記載の系。

実施形態１７５。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１７３に記載の系。

実施形態１７６。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す実施形態１７３に記載の系。

実施形態１７７。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態１７８。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１７９。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１７８に記載の系。

実施形態１８０。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１７８に記載の系。

実施形態１８１。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態１８２。１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態１８３。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、少なくとも１つのコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１８４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態１８３に記載の系。

実施形態１８５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態１８４に記載の系。

実施形態１８６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態１８４に記載の系。

実施形態１８７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１８３～１８６のいずれか１項に記載の系。

実施形態１８８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１８７に記載の系。

実施形態１８９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１８８に記載の系。

実施形態１９０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態１９１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態１９２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１８８に記載の系。

実施形態１９３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態１９２に記載の系。

実施形態１９４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態１９２に記載の系。

実施形態１９５。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態１３９に記載の系。

実施形態１９６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態１９５に記載の系。

実施形態１９７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態１９５に記載の系。

実施形態１９８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態１９５に記載の系。

実施形態１９９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１９５～１９８のいずれか１項に記載の系。

実施形態２００。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態１９９に記載の系。

実施形態２０１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２００に記載の系。

実施形態２０２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態２０３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態２０４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２００に記載の系。

実施形態２０５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態２０４に記載の系。

実施形態２０６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態２０４に記載の系。

実施形態２０７。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態１３９に記載の系。

実施形態２０８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態２０７に記載の系。

実施形態２０９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一である、実施形態２０８に記載の系。

実施形態２１０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、異なっている、実施形態２０８に記載の系。

実施形態２１１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２０７～２１０のいずれか１項に記載の系。

実施形態２１２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１１に記載の系。

実施形態２１３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１２に記載の系。

実施形態２１４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態２１５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

実施形態２１６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２１２に記載の系。

実施形態２１７。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態２１６に記載の系。

実施形態２１８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

である、実施形態２１６に記載の系。

実施形態２１９。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、非天然塩基である、実施形態１３９～２１８のいずれか１項に記載の系。

実施形態２２０。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＡＸＣであり、Ｘは、非天然塩基である、実施形態２１９に記載の系。

実施形態２２１。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＣであり、Ｘは、非天然塩基である、実施形態２１９に記載の系。

実施形態２２２。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンはＧＸＵであり、Ｘは、非天然塩基である、実施形態２１９に記載の系。

実施形態２２３。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｘは、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基であり、Ｙは、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基である、実施形態１３９～２１８のいずれか１項に記載の系。

実施形態２２４。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態２２３に記載の系。

実施形態２２５。ＸおよびＹは、同一である、実施形態２２４に記載の系。

実施形態２２６。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態２２４に記載の系。

実施形態２２７。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵである、実施形態２２３に記載の系。

実施形態２２８。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態２２７に記載の系。

実施形態２２９。ＸおよびＹは、同一である、実施形態２２８に記載の系。

実施形態２３０。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態２２８に記載の系。

実施形態２３１。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＣである、実施形態２２３に記載の系。

実施形態２３２。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態２３１に記載の系。

実施形態２３３。ＸおよびＹは、同一である、実施形態２３２に記載の系。

実施形態２３４。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態２３２に記載の系。

実施形態２３５。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＵであり、少なくとも１つのアンチコドンは、ＡＹＣである、実施形態２２３に記載の系。

実施形態２３６。ＸおよびＹは、同一であるか、または異なっている、実施形態２３５に記載の系。

実施形態２３７。ＸおよびＹは、同一である、実施形態２３６に記載の系。

実施形態２３８。ＸおよびＹは、異なっている、実施形態２３６に記載の系。

実施形態２３９。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１３９～２３８のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４０。ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１３９～２３８のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４１。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来する、実施形態２４０に記載の系。

実施形態２４２。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する、実施形態２４０に記載の系。

実施形態２４３。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・マゼイに由来する、実施形態２４０に記載の系。

実施形態２４４。ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２４０に記載の系。

実施形態２４５。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４６。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・バルケリに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４７。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４８。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・アセチボランスに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリまたはメタノサルシナ・マゼイに由来する、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２４９。ｔＲＮＡは、メタノサルシナ・マゼイに由来し、ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノサルシナ・バルケリに由来する、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２５０。細胞は、ヒト細胞である、実施形態１３９～２４９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２５１。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態２５０に記載の系。

実施形態２５２。細胞は、ハムスター細胞である、実施形態１３９～２３９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２５３。ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態２５２に記載の系。

実施形態２５４。非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態１３９～２５３のいずれか１項に記載の系。

実施形態２５５。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態１３９～２５３のいずれか１項に記載の系。

実施形態２５６。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態２５５に記載の系。

実施形態２５７。ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている、実施形態２１～１３８のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２５８。ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される、実施形態２１～１３８および２５７のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２５９。ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている、実施形態１３９～２５６のいずれか１項に記載の系。

実施形態２６０。ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される、１３９～２５６および２５９のいずれか１項に記載の系。

実施形態２６１。（ａ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と；
（ｂ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）とを含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核生物において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成し、細胞においてｍＲＮＡが翻訳されて、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを生成することが可能である、真核細胞。

実施形態２６２。ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる、実施形態２６１に記載の真核生物。

実施形態２６３。ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、ポリペプチドは、非天然アミノ酸を含み、場合により、ポリペプチドは、真核生物のグリコシル化パターンを含む、実施形態２６１～２６２のいずれか１項に記載の真核生物。

実施形態２６４。ｔＲＮＡシンテターゼをさらに含み、ｔＲＮＡシンテターゼは、ｔＲＮＡを非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する、実施形態２６１～２６３のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２６５。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態２６１～２６４のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２６６。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態２６１～２６５のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２６７。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態２６１～２６６のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２６８。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、
（ｉ）２－チオウラシル、２－チオ－チミン、２’－デオキシウリジン、４－チオ－ウラシル、４－チオ－チミン、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、５－ハロウラシル；５－プロピニル－ウラシル、６－アゾ－チミン、６－アゾ－ウラシル、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、シュードウラシル、ウラシル－５－オキサ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキサ酢酸、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、５－メチル－２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシルまたはジヒドロウラシル；
（ｉｉ）５－ヒドロキシメチルシトシン、５－トリフルオロメチルシトシン、５－ハロシトシン、５－プロピニルシトシン、５－ヒドロキシシトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５，６－ジヒドロシトシン、５－ニトロシトシン、６－アゾシトシン、アザシトシン、Ｎ４－エチルシトシン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、４－アセチルシトシン、２－チオシトシン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノキサジンシチジン（９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）またはピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）；
（ｉｉｉ）２－アミノアデニン、２－プロピルアデニン、２－アミノ－アデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－プロピル－アデニン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、３－デアザアデニン、７－メチルアデニン、７－デアザ－アデニン、８－アザアデニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換アデニン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、２－メチルアデニン、２，６－ジアミノプリン、２－メチルチオ－Ｎ６－イソペンテニルアデニンまたは６－アザ－アデニン；
（ｉｖ）２－メチルグアニン、グアニンの２－プロピルおよびアルキル誘導体、３－デアザグアニン、６－チオ－グアニン、７－メチルグアニン、７－デアザグアニン、７－デアザグアノシン、７－デアザ－８－アザグアニン、８－アザグアニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換グアニン、１－メチルグアニン、２，２－ジメチルグアニン、７－メチルグアニンまたは６－アザ－グアニン；ならびに
（ｖ）ヒポキサンチン、キサンチン、１－メチルイノシン、キュエオシン、ベータ－Ｄ－ガラクトシルキュエオシン、イノシン、ベータ－Ｄ－マンノシルキュエオシン、ワイブトキソシン、ヒドロキシウレア、（ａｃｐ３）ｗ、２－アミノピリジンまたは２－ピリドン
からなる群から選択される、実施形態２６１～２６７のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２６９。第１の非天然塩基および第２の非天然塩基は各々独立に、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２６１～２６７のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２７０。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２６１～２６７のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２７１。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２７２。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２７３。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２７４。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２７５。第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

実施形態２７６。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、
２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルまたはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキル；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニル；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニル；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
および／または５’位における修飾：
５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）；
４位における修飾：
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基、もしくはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、およびそれらの任意の組み合わせ
からなる群から選択される修飾された糖部分を含む、実施形態２６１～２７５のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２７７。少なくとも１つの非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態２６３～２７６のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２７８。少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態２７７に記載の真核細胞。

実施形態２７９。少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態２７８に記載の真核細胞。

実施形態２８０。真核細胞は、ヒト細胞である、実施形態２６１～２７９のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２８１。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態２８０に記載の真核細胞。

実施形態２８２。細胞は、哺乳動物細胞であり、場合により、哺乳動物細胞は、ハムスター細胞である、実施形態２６１～２７９のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２８３。哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態２８２に記載の真核細胞。

実施形態２８４。細胞は、単離され、場合により、細胞が精製される、実施形態２６１～２８３のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２８５。ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、ポリペプチドは、非天然アミノ酸および哺乳動物グリコシル化パターンを含む、実施形態２６１～２８４のいずれか１項に記載の真核細胞。

実施形態２８５．１。実施形態２６１～２８５のいずれか１項に記載の真核細胞を含む半合成生物。

実施形態２８６。実施形態２６１～２８５のいずれか１項に記載の複数の真核細胞を含む真核細胞培養物。

実施形態２８６．１。細胞を生物に送達する方法であって、生物を実施形態２６１～２８５のいずれか１項に記載の細胞と接触させる工程を含む方法。

実施形態２８６．２。生物は、哺乳動物であり、場合により、哺乳動物は、ヒトである、実施形態２８６．１に記載の方法。

実施形態２８７。真核細胞において少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって：
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）；および
（ｉｉ）真核細胞において第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）
を細胞中に導入する工程であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である、工程と；
（ｂ）ｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程と
を含む方法。

実施形態２８８。ｔＲＮＡが非天然アミノ酸でチャージされる、実施形態２８７に記載の方法。

実施形態２８９。真核細胞において少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって：
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と；
（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と
を含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である真核細胞を提供する工程と；
（ｂ）真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程と
を含む方法。

実施形態２９０。真核細胞においてポリペプチドを産生する方法であって、ポリペプチドは、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含み、方法は：
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを含むｍＲＮＡと；
（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを含むｔＲＮＡと
を含む真核細胞であって、第１のおよび第２の非天然塩基は、相補的塩基対を形成可能である、真核細胞を提供する工程；および
（ｂ）ｔＲＮＡを天然アミノ酸と比較して少なくとも１つの非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼ；および
（ｃ）１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を真核細胞に提供する工程であって、真核細胞は、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する工程
を含む方法。

実施形態２９１。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態２８７～２９０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９２。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態２８７～２９０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９３。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態２８７～２９０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９４。ｍＲＮＡ中のコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

または

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２８７～２９３のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９５。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、
（ｉ）２－チオウラシル、２－チオ－チミン、２’－デオキシウリジン、４－チオ－ウラシル、４－チオ－チミン、ウラシル－５－イル、ヒポキサンチン－９－イル（Ｉ）、５－ハロウラシル；５－プロピニル－ウラシル、６－アゾ－チミン、６－アゾ－ウラシル、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、シュードウラシル、ウラシル－５－オキサ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキサ酢酸、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、５－メチル－２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシルまたはジヒドロウラシル；
（ｉｉ）５－ヒドロキシメチルシトシン、５－トリフルオロメチルシトシン、５－ハロシトシン、５－プロピニルシトシン、５－ヒドロキシシトシン、シクロシトシン、シトシンアラビノシド、５，６－ジヒドロシトシン、５－ニトロシトシン、６－アゾシトシン、アザシトシン、Ｎ４－エチルシトシン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、４－アセチルシトシン、２－チオシトシン、フェノキサジンシチジン（［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノチアジンシチジン（１Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾチアジン－２（３Ｈ）－オン）、フェノキサジンシチジン（９－（２－アミノエトキシ）－Ｈ－ピリミド［５，４－ｂ］［１，４］ベンゾキサジン－２（３Ｈ）－オン）、カルバゾールシチジン（２Ｈ－ピリミド［４，５－ｂ］インドール－２－オン）またはピリドインドールシチジン（Ｈ－ピリド［３’，２’：４，５］ピロロ［２，３－ｄ］ピリミジン－２－オン）；
（ｉｉｉ）２－アミノアデニン、２－プロピルアデニン、２－アミノ－アデニン、２－Ｆ－アデニン、２－アミノ－プロピル－アデニン、２－アミノ－２’－デオキシアデノシン、３－デアザアデニン、７－メチルアデニン、７－デアザ－アデニン、８－アザアデニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換アデニン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、２－メチルアデニン、２，６－ジアミノプリン、２－メチルチオ－Ｎ６－イソペンテニルアデニンまたは６－アザ－アデニン；
（ｉｖ）２－メチルグアニン、グアニンの２－プロピルおよびアルキル誘導体、３－デアザグアニン、６－チオ－グアニン、７－メチルグアニン、７－デアザグアニン、７－デアザグアノシン、７－デアザ－８－アザグアニン、８－アザグアニン、８－ハロ、８－アミノ、８－チオール、８－チオアルキルおよび８－ヒドロキシル置換グアニン、１－メチルグアニン、２，２－ジメチルグアニン、７－メチルグアニンまたは６－アザ－グアニン；ならびに
（ｖ）ヒポキサンチン、キサンチン、１－メチルイノシン、キュエオシン、ベータ－Ｄ－ガラクトシルキュエオシン、イノシン、ベータ－Ｄ－マンノシルキュエオシン、ワイブトキソシン、ヒドロキシウレア、（ａｃｐ３）ｗ、２－アミノピリジンまたは２－ピリドン
からなる群から選択される、実施形態２８７～２９３のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９６。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２８７～２９５のいずれか１項に記載の方法。

実施形態２９７。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２９６に記載の方法。

実施形態２９８。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

実施形態２９９。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

実施形態３００。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

実施形態３０１。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

実施形態３０２。第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

実施形態３０３。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態２８７～２９６のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３０４。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態３０５。ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態３０６。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態３０７。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態３０８。ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、非天然塩基は、

実施形態３０９。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンの第１の非天然塩基（Ｘ）は、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、ｔＲＮＡのアンチコドンの第２の非天然塩基（Ｙ）は、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する、実施形態２８７～２９６のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１０。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態２８７～２９６のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１１。コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、コドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態２８７～２９６のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１２。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態３０９～３１１のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３０９～３１２のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３１３に記載の方法。

実施形態３１５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３１４に記載の方法。

実施形態３１６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３１４に記載の方法。

実施形態３１７。ｍＲＮＡ中のコドンが、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、第１の非天然塩基である、実施形態２８７～２９０、２９２、２９４～３０２、３０４、３０７および４１０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３１８。ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｙは、第２の非天然塩基である、実施形態３１７に記載の方法。

実施形態３１９。ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵである、実施形態３１８に記載の方法。

実施形態３２０。ｍＲＮＡ中のコドンは、ＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＣである、実施形態３１８に記載の方法。

実施形態３２１。ｍＲＮＡ中のコドンは、ＧＸＵであり、アンチコドンは、ＡＹＣである、実施形態３１８に記載の方法。

実施形態３２２。第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、
２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルまたはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキル；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニル；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニル；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
および／または５’位における修飾：
５’－ビニル、５’－メチル（ＲまたはＳ）；
４位における修飾：
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基またはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基、およびそれらの任意の組み合わせ
からなる群から選択される修飾された糖部分を含む、実施形態２８７～３２１のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３２３。少なくとも１つの非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態２８７～３２２のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３２４。少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態２８７～３２２のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３２５。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態３２４に記載の方法。

実施形態３２６。細胞は、ヒト細胞である、実施形態２８７～３２５のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３２７。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態３２６に記載の方法。

実施形態３２８。細胞は、ハムスター細胞である、実施形態２８７～３２５のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３２９。ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態３２８に記載の方法。

実施形態３３０。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態２８７～３２９のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３３１。細胞は、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来するｔＲＮＡシンテターゼを含む、実施形態２８７～３３０のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３３２。非天然ポリペプチドの発現のための系であって、
（ａ）少なくとも１つの非天然アミノ酸；
（ｂ）１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基を含む少なくとも１つのコドンを含む、非天然ポリペプチドをコードするｍＲＮＡ；
（ｃ）１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基を含む少なくとも１つのアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基および１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、１つまたはそれ以上の相補的塩基対を形成可能である、ｔＲＮＡ；
（ｄ）ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼを使用してｍＲＮＡを、非天然アミノ酸を含むポリペプチドに翻訳可能である真核生物のリボソーム
を含み、
ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされるか、または系はｔＲＮＡシンテターゼもしくはｔＲＮＡシンテターゼをコードする核酸配列を含む１つもしくはそれ以上の核酸構築物をさらに含み、ｔＲＮＡシンテターゼは、ｔＲＮＡを少なくとも１つの非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する、系。

実施形態３３３。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３３４。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３３５。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３３６。１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３２～３３５のいずれか１項に記載の系。

実施形態３３７。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基または１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３２～３３５のいずれか１項に記載の系。

実施形態３３８。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３７に記載の系。

実施形態３３９。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態３４０。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態３４１。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態３４２。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３７に記載の系。

実施形態３４３。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態３４４。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

実施形態３４５。１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

から選択される場合は、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３２～３３５のいずれか１項に記載の系。

実施形態３４６。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３４７。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態３４８。ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

実施形態３４９。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態３５０。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態３５１。ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

実施形態３５２。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、少なくとも１つのコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３５３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態３５２に記載の系。

実施形態３５４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３５２～３５３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３５５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３５４に記載の系。

実施形態３５６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３５５に記載の系。

実施形態３５７。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３５８。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態３５７に記載の系。

実施形態３５９。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３５７～３５８のいずれか１項に記載の系。

実施形態３６０。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３５９に記載の系。

実施形態３６１。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３６０に記載の系。

実施形態３６２。少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、実施形態３３２に記載の系。

実施形態３６３。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、実施形態３６２に記載の系。

実施形態３６４。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３６２～３６３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３６５。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３６４に記載の系。

実施形態３６６。ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、実施形態３６５に記載の系。

実施形態３６７。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基である、実施形態３３２～３６６のいずれか１項に記載の系。

実施形態３６８。ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｙは、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基である、実施形態３６７に記載の系。

実施形態３６９。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵである、実施形態３６８に記載の系。

実施形態３７０。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＣである、実施形態３６８に記載の系。

実施形態３７１。ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＵであり、少なくとも１つのアンチコドンは、ＡＹＣである、実施形態３６８に記載の系。

実施形態３７２。ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態３３２～３７１のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７３。ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、実施形態３３２～３７２のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７４。真核細胞における、実施形態３３２～３７３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７４．１。ヒト細胞における、実施形態３３２～３７３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７５。ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、実施形態３７４．１に記載の系。

実施形態３７６。哺乳動物細胞における、実施形態３３２～３７３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７６．１。ハムスター細胞における、実施形態３３２～３７３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７７。ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、実施形態３７６．１に記載の系。

実施形態３７７．１。ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている、実施形態３３２～３７７のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７７．２。ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される、実施形態３３２～３７７．１のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７７．３。インビトロまたは無細胞である、実施形態３３２～３７３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７８。非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、実施形態３３２～３７７．３のいずれか１項に記載の系。

実施形態３７９。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、実施形態３３２～３７８のいずれか１項に記載の系。

実施形態３８０。非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、実施形態３７９に記載の系。

実施形態３８１。ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる、実施形態３３２～３８０のいずれか１項に記載の系。

実施形態３８２。ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡは、真核細胞において分解するように安定化されている、実施形態２８７～３３１のいずれか１項に記載の方法。

実施形態３８３。ポリペプチドは、真核細胞に対して内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡの翻訳によって産生される、実施形態２８７～３３１および３８２のいずれか１項に記載の方法。

これらの実施例は、例示のみを目的として提供されており、本明細書で提供される特許請求の範囲を限定するものではない。詳細な方法が、本明細書において最終実施例として提供される。

実施例１：ＨＥＫ２９３Ｔ細胞における非天然コドンの翻訳
ＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１をコードするプラスミドを、ｍＲＮＡ安定性を増強するためにコード配列に隣接するＣＳ２３’および５’ＵＴＲ配列を用いて構築した。大腸菌ＳＳＯにおいて十分にデコードされるとわかっているので、コドンＡＸＣおよびＧＸＣを選択した。所望のｍＲＮＡおよび同族ｔＲＮＡは、Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼを使用するインビトロ転写反応によって生成された。ＣｈＰｙｌＲＳを、内部リボソーム結合部位によって接続された、ＣｈＰｙｌＲＳおよびｍＣｈｅｒｒｙマーカーの両方をコードするバイシストロニック配列を有するプラスミド（ｐｃＤＮＡ３．１＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙ）に導入した。このプラスミドをＨＥＫ２９３Ｔ細胞に、５０％コンフルエンスに達した時点でトランスフェクトした。細胞を２４時間増殖させてＣｈＰｙｌＲＳの発現を可能にし、次いで、培地にＮ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）を添加し、細胞に、対照としてｍＲＮＡのみ、またはｍＲＮＡおよび対応する同族非天然ｔＲＮＡをトランスフェクトした。さらに２４時間後細胞を回収し、ｍＣｈｅｒｒｙマーカーを発現する細胞におけるＥＧＦＰ生成を、フローサイトメトリーによって定量化した。ｔＲＮＡを有さない対照では、ＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１ｍＲＮＡでのトランスフェクションは、低いが検出可能なレベルのＥＧＦＰシグナルをもたらし、これは、恐らくは、その同族ｔＲＮＡが存在しない場合の非天然コドンのリードスルーに起因していた。対照的に、非天然ｍＲＮＡおよび同族非天然ｔＲＮＡの両方をトランスフェクトされた細胞は、蛍光の増大を示した。ＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１を用いる場合は、増大は中程度であったが、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１を用いる場合は、より著しかった（図５Ａ）。

蛍光の相対的に大きなｔＲＮＡ依存性増大に基づいて、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１構築物を用いて生成されたタンパク質を試験した。総細胞溶解物を、ＳＤＳ－ＰＡＧＥによって分析されるようにＥＧＦＰの電気泳動移動度をシフトするとわかっており、従って、ウエスタンブロッティングによってＮ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）組み込みの忠実度の評価を可能にする、カルボキシ－テトラメチル－ローダミン（ＴＡＭＲＡ）色素（ＤＢＣＯ－ＴＡＭＲＡ）を付着する歪み促進型クリックケミストリーに供した。別個のＥＧＦＰシグナルが明らかであり（図５Ｂ）、シンテターゼプラスミド、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１ｍＲＮＡおよびｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＧＹＣ）をトランスフェクトされ、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）を補給した培地で増殖された細胞から製造された溶解物を用いた場合に、およそ７０％のシフトを有していた。対照的に、同族非天然ｔＲＮＡを伴わずにトランスフェクトされた細胞から製造された溶解物では、ほとんどないし全くシフトしないバンドが観察された。ＥＧＦＰの低発現レベルは、さらなる特性決定を妨げたが、これらのデータは、同族非天然アンチコドンを有するｔＲＮＡを使用する非天然コドンのデコーディングによって、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）がＥＧＦＰ中に組み込まれることを強く示唆した。

実施例２：ＣＨＯ細胞における非天然コドンの翻訳
ＦＲＴ／Ｆｌｐ組換え系を使用してＣｈＰｙｌＲＳを安定に発現した異種ＣＨＯ細胞株ＣＨＯ－ＫＳ３を構築し、従って、トランスフェクションを単一ＲＮＡ同時トランスフェクション工程に低減した。ＣＨＯ－ＫＳ３細胞にＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１またはＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１ｍＲＮＡおよび同族ｔＲＮＡをトランスフェクトし、細胞が８０％コンフルエンスに到達した時点で、増殖培地にＮ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）を添加した。１日インキュベートした後、細胞を回収し、次いで、直接フローサイトメトリーに供して、ＥＧＦＰ蛍光を検出した。同族非天然ｔＲＮＡが提供されない対照細胞は、同様に低いが検出可能なレベルのＥＧＦＰシグナルを示した。対照的に、同族非天然ｔＲＮＡをトランスフェクトされた細胞は、有意に増大した蛍光を示し、ＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１は、最高の細胞あたりの蛍光シグナルをもたらし、ＥＧＦＰ（ＧＸＵ）^１５１は、最低をもたらしたが、すべての場合において蛍光は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞を用いて観察されたものよりも高かった（図６Ａ～６Ｂ）。

上記で調査されたＮａＭコドンは、大腸菌リボソームによって十分に翻訳されるために選択された。対照的に、大腸菌リボソームは、ＴＰＴ３を含有するコドンを翻訳できないと思われる。原核生物および真核生物のリボソームの間の比較的な構造－活性関係性を生じさせるために、ＥＧＦＰ（ＡＹＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＹＣ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＧＹＵ）^１５１ならびにその同族非天然ｔＲＮＡであるｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＧＸＵ）、ｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＧＸＣ）およびｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＡＸＣ）を作製し、ＣＨＯ－ＫＳ３細胞にトランスフェクトするために使用した。大腸菌ＳＳＯとは対照的に、３つのＴＰＴ３コドンすべてが、ＣＨＯ－ＫＳ３細胞がその同族ｔＲＮＡを伴ってトランスフェクトされた場合に、ｔＲＮＡを伴わずにトランスフェクトされた対照と比較して、蛍光の増大をもたらし、実際、ＥＧＦＰ（ＧＹＵ）^１５１は、類似のＮａＭコドン（ＧＸＵ）を用いて観察されたものと類似の蛍光のレベルに達した（図６Ａ～６Ｂ）。

ＣＨＯ－ＫＳ３細胞においてより高いＥＧＦＰ発現レベルをもって、本発明者らは、より定量的な特性決定のためにＥＧＦＰ（ＡＸＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＸＵ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＧＹＣ）^１５１を選択した。ＥＧＦＰを、タンデムＣ末端Ｓｔｒｅｐ－タグＩＩを使用して細胞溶解物からアフィニティー精製し、上記のような、ＤＢＣＯ－ＴＡＭＲＡ色素を用いるクリックケミストリーに供した。次いで、精製ＥＧＦＰをウエスタンブロッティングによって分析した。天然ＥＧＦＰｍＲＮＡをトランスフェクトされた対照細胞から、優勢なバンドが観察され、より速く移動するより弱いバンドを伴っていた（図６Ｂ）。より速く移動するバンドは、部分的なＳｔｒｅｐタグ分解に起因していた（示されていないデータ）。予測されたように、いずれのバンドもＴＡＭＲＡシグナルを示さなかった。その同族ｔＲＮＡを伴う各非天然ｍＲＮＡのトランスフェクションでは、２つのバンドの同様のセットが観察されたが、両方ともシフトし、ＴＡＭＲＡシグナルを示した。これらの結果は、ＣＨＯ細胞では、同族非天然アンチコドンとともにＮａＭまたはＴＰＴ３コドンのいずれかをデコードすることによって、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）がＥＧＦＰ中に組み込まれるということを示唆した。

Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）の正しいエンコーディングを確認するために、液体クロマトグラフィー－タンデム質量分析（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）を使用して、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１またはＥＧＦＰ（ＧＹＣ）^１５１ｍＲＮＡのいずれかおよびその同族ｔＲＮＡをトランスフェクトされたＣＨＯ－ＫＳ３細胞から精製されたタンパク質を分析した。上記のようにトランスフェクトされた細胞からＥＧＦＰを精製し、次いで、銅触媒されたクリックケミストリーに供して、３－ブチニルベンゼン部分をＡｚＫに付着させて、ＭＳ分析を促進した。反応生成物をＳＤＳ－ＰＡＧＥによって精製し、これまでのゲルシフトアッセイに基づいて、シフトしたおよびシフトしていない両方のＥＧＦＰバンドを含む２５ｋＤａから３２ｋＤａの間のバンドを切り出した。ゲル切片から回収したタンパク質をトリプシンで消化し、ナノ－ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ分析に供した。ＥＧＦＰアミノ酸部位１５１を含有するペプチド断片を、クリック反応生成物に対応する質量を用いて検出し、部位１５１でのＮ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）の特異的組み込みを確認した。未修飾ペプチドは検出されず、定量的ではないが、この観察結果によって、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）の組み込みが確認され、少なくとも合理的な忠実度を有して起こることを示唆する。より完全な配列コンテキスト分析はまだ調査されていないが、これらのデータは、哺乳動物リボソームは、その大腸菌対応物とは異なり、ＮａＭまたはＴＰＴ３のいずれかを含有する非天然コドンをデコードできることを実証する。

これまでに、大腸菌ＳＳＯも、コドンＡＧＸを含む、第３の位置に非天然ヌクレオチドＮａＭを有するいくつかのコドンを翻訳できることがわかっている。しかし、第２の位置とは対照的に、デコーディングは、「ヘテロ対形成性」ｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＹＣＴ）または「自己対形成性」ｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＸＣＴ）のいずれかで生じた（図５）。第３の位置でのＮａＭ－ＮａＭ自己対形成は、第３の位置での天然コドンのゆらぎ対形成と同様の方法で促進される。哺乳動物細胞における自己対形成性同族ｔＲＮＡを用いるデコーディングを調査するために、次いで同一のｍＲＮＡコンテキストでＡＧＸコドンを試験した。ＣＨＯ－ＫＳ３細胞に、ＥＧＦＰ（ＡＧＸ）^１５１ｍＲＮＡ単独をトランスフェクトした、またはｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＹＣＴ）またはｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＸＣＴ）とともに同時トランスフェクトした。第２の位置の非天然コドンと同様に、フローサイトメトリーは、いずれのｔＲＮＡも伴わずにトランスフェクトされた細胞を用いた場合に少量のリードスルーＥＧＦＰ発現を示した。ｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＹＣＴ）を用いる同時トランスフェクトは、蛍光の有意な増大をもたらし、一方で、自己対形成性ｔＲＮＡであるｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＸＣＴ）伴う同時トランスフェクトは、蛍光のかなり大きな増大をもたらした（図６Ａ）。次いで、本発明者らは、上記の同一タンパク質シフトアッセイを使用して、非天然コドンＡＧＸから生成されたＥＧＦＰをさらに評価した。ｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＹＣＴ）またはｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＸＣＴ）のいずれかと同時トランスフェクトされた細胞から精製されたタンパク質において、シフトしたバンドが検出された（図６Ｂ）。両場合において、２つのシフトしたバンドがやはり観察され、シフトしていないバンドは、ほとんどないし全く見えなかった。これらの結果は、少なくともＡＧＸコドンを用いた場合、ヘテロ対形成または自己対形成のいずれかによるデコーディングが、少なくとも合理的に効率的であることを実証する。

ＴＰＴ３コドンを用いた結果は、原核生物および真核生物のリボソームの間の明確な相違を実証する。これらのリボソーム、大腸菌リボソームがデコードできないと思われる第１の位置に非天然ヌクレオチドを有するコドンの翻訳をさらに比較するために、ＥＧＦＰ（ＸＣＣ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＹＣＣ）^１５１ｍＲＮＡを、インビトロで生成し、その同族非天然ｔＲＮＡ、それぞれｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＧＧＹ）またはｔＲＮＡ^Ｐｙｌ（ＧＧＸ）を伴わずに、またはそれを伴ってＣＨＯ－ＫＳ３細胞中にトランスフェクトした。フローサイトメトリーを使用する分析によって、両場合においてｔＲＮＡが添加されなかった場合に少量のリードスルーが示され、ＥＧＦＰ（ＹＣＣ）^１５１は、ＥＧＦＰ（ＸＣＣ）^１５１よりも相対的に高いＥＧＦＰシグナルをもたらした。対応するｔＲＮＡが添加された場合には、ＥＧＦＰ（ＸＣＣ）^１５１を用いてＥＧＦＰシグナルの小さい増大が観察されたが、ＥＧＦＰ（ＹＣＣ）^１５１ではＥＧＦＰシグナルの有意な増大は観察されなかった（図６）。両場合において、ＥＧＦＰ収量は、ウエスタンブロット分析には低すぎた。これらのデータは、大腸菌リボソームと同様に、第１の位置の非天然コドンは、十分にデコードされないことを示唆する。これは、それによってリボソームがコドンの第１の位置でワトソン－クリック様構造を選択するＩ型Ａマイナー相互作用による可能性が高い。

実施例３：ＣＹＢＡＵＴＲを有するｍＲＮＡとＣＳ２ＵＴＲを有するｍＲＮＡの間のタンパク質発現比
代替の５’および３’ＵＴＲの使用を調べた。ＣＹＢＡ５’および３’ＵＴＲを組み合わせた使用は、ヒト細胞における半減期に影響を及ぼすことなく、タンパク質産生を増大すると報告されている。ＣＳ２ＵＴＲをＣＹＢＡＵＴＲ（ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＮＸ／ＹＮ）^１５１）で置き換えられた上記で試験した９つの非天然コドンすべてを有するＥＧＦＰ配列を構築した。ＣＨＯ－ＫＳ３細胞に、これらの新規に構築されたｍＲＮＡで、同族非天然ｔＲＮＡを伴わずに、またはそれを伴ってトランスフェクトした。次いで、細胞をフローサイトメトリーによって分析し、結果を、ＣＳ２ＵＴＲを有するその対応物と比較した。フローサイトメトリーデータは、すべての場合において、ＣＹＢＡＵＴＲを有する場合に、そのＣＳ２対応物を有する場合よりも少ないタンパク質が産生されたことを示した。ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１およびＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＧＹＣ）^１５１をトランスフェクトされた細胞について、本発明者らはまた、上記のようにゲルシフトアッセイを使用して、非天然コドンデコーディング忠実度を評価した。観察されたシフトは、それぞれＣＳ２ＵＴＲ対応物（ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１およびＥＧＦＰ（ＧＹＣ）^１５１）を用いた場合に観察されたものと同様であり（図７Ａ～Ｂ）、これは、デコーディング忠実度は、隣接するＵＴＲを変更することによって著しく影響を受けないということを実証した。

ＣＹＢＡＵＴＲを用いた場合に観察された発現のレベルの低減は、ヒト細胞の代わりのハムスター細胞の使用による可能性があるが、本発明者らはまた、全く予想外なことに、効果の規模が、異なる非天然コドンを用いた場合に著しく異なることも注目した。その同族非天然ｔＲＮＡを伴ってトランスフェクトした場合に（ＡＧＸコドンとともに自己対形成性ｔＲＮＡを使用した）、ＣＹＢＡＵＴＲととものＸＣＣ、ＹＣＣ、ＧＸＵおよびＧＹＵコドンは、そのＣＳ２対応物の約６０％である発現レベルを示し、ＣＹＢＡＵＴＲととものＡＸＣ、ＡＹＣ、ＧＸＣ、ＧＹＣおよびＡＧＸコドンを用いた場合の発現レベルは、そのＣＳ２対応物のわずか約３０％であった（図７Ａ～Ｄ）。アンバー構築物ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＴＡＧ）^１５１および天然構築物ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＴＡＣ）^１５１を対照として使用した。ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＴＡＧ）^１５１およびＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＴＡＣ）^１５１は、そのＣＳ２ＵＴＲ対応物の約６０％および約８０％である発現レベルを示した。

この非天然コドン依存性ＵＴＲ効果が、ｍＲＮＡ安定性の相違に起因している可能性があるか否かを調べるために、定量的ＰＣＲを伴う逆転写を使用してＥＧＦＰ（ＵＡＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１、ＥＧＦＰ（ＧＸＵ）^１５１、ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＵＡＣ）^１５１、ＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＧＸＣ）^１５１およびＣＹＢＡ－ＥＧＦＰ（ＧＸＵ）^１５１について、トランスフェクションの８時間後のｍＲＮＡのレベルを、トランスフェクションの４時間後のものと比較した。これらの種々の構築物の間で分解において観察された相違は、上記の劇的な割合の相違を説明するものではなく（図６）、従って、他の因子が原因であるはずである。ＵＴＲが翻訳に影響を及ぼすと考えられる１つの方法は、リボソーム動員効率を調節することによってである。しかし、５’または３’ＵＴＲのいずれかからかなり離れている（この場合には、少なくとも３５０ｎｔによって）コドンの翻訳に影響を及ぼすことができる方法を合理的に説明することは困難である。興味深いことに、複数のリボソーム亜集団が単細胞中に存在すると知られており、例えば、可変の翻訳伸長能によって区別することができる。恐らくは、原核生物および真核生物由来のリボソームが、異なる非天然コドンを異なってデコードするという本発明者らの観察結果と同様に、これは、天然コドンの翻訳とは異なり、原理上、リボソームが種々の非天然コドンを取り扱う方法に対してより著しい効果を有する可能性がある。この魅力的な可能性をそのままにしておくためにはさらなる実験が必要である。

本明細書で開示される結果は、非天然コドンが、ＨＥＫ２９３ＴおよびＣＨＯ細胞の両方において少なくとも合理的な効率および忠実度でデコードされることを実証する。興味深いことに、真核生物のリボソームによる認識は、大腸菌リボソームによって媒介される認識との類似点および相違点の両方を示す。第１の位置のコドンＸＣＣおよびＹＣＣは、大腸菌またはＣＨＯ細胞のいずれかにおいて良好な効率でデコードできない；第２の位置のＮａＭコドンＡＸＣ、ＧＸＣおよびＧＸＵは、大腸菌およびＣＨＯ細胞の両方において良好な効率でデコードできる；第２の位置のコドンＴＰＴ３コドンＡＹＣ、ＧＹＣおよびＧＹＵは、大腸菌ではデコードできないが、興味深いことに、ＣＨＯ細胞ではデコードでき；第３の位置のコドンＡＧＸは、その同族ヘテロ対形成性ｔＲＮＡならびにその非同族自己対形成性ｔＲＮＡの両方によって大腸菌およびＣＨＯ細胞の両方でデコードできる。

実施例４：方法
実施例１～３において使用される材料および方法は以下のとおりである：
材料。実施例１～４で使用されるプラスミドおよびプライマーは、表１および２において見出すことができる。プライマーおよび天然オリゴヌクレオチドは、ＩＤＴ（コーラルビル、アイオワ州）から購入した。シーケンシングは、Ｇｅｎｅｗｉｚ（サンディエゴ、カリフォルニア州）によって実施された。プラスミドは、市販のｍｉｎｉｐｒｅｐキット（製品番号Ｄ４０１３、ＺｙｍｏＲｅｓｅａｒｃｈ；アーバイン、カリフォルニア州）を使用して精製した。ＰＣＲ産物は、市販のＤＮＡ精製キット（Ｄ４０５４、ＺｙｍｏＲｅｓｅａｒｃｈ）を使用して精製し、ＩｎｆｉｎｉｔｅＭ２００Ｐｒｏプレートリーダー（ＴＥＣＡＮ）を使用して定量化した。ＲＮＡ種が関与するすべての実験は、汚染を避けるためにＲＮａｓｅ不含試薬、ペプチドチップ、チューブおよびグローブを用いて行った。ｄＮａＭ、ｄＴＰＴ３、ＮＡＭ、ＴＰＴ３、ｄ５ＳＩＣＳおよびｄＭＭＯ２ｂｉｏのヌクレオシドは、商業的に合成され（ＷｕＸｉＡｐｐＴｅｃ；上海、中国）、三リン酸化された（ＴｒｉＬｉｎｋＢｉｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＬＬＣ；サンディエゴ、カリフォルニア州およびＭｙＣｈｅｍＬＬＣ；サンディエゴ、カリフォルニア州）。すべての非天然オリゴヌクレオチドは、ＢｉｏｓｅａｒｃｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ペタルーマ、カリフォルニア州）によって合成され、ＨＰＬＣによって精製された。

シンテターゼプラスミドの構築。キメラシンテターゼＣｈＰｙｌＰＳ＿Ｃ２１１配列を、Ｆｉｓｃｈｅｒら、Ｎａｔ．Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｌ．１６：５７０－５７６（２０２０）に記載されたｐＧＥＸ＿ＣｈＰｙｌＲＳからクローニングした。ｐｃＤＮＡ３．１＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈは、一連の制限酵素を使用してｐｃＤＮＡ３．１ベクター中にＣｈＰｙｌＲＳ、ＩＲＥＳおよびｍＣｈｅｒｒｙ配列を１つずつクローニングすることによって作製した。

ＥＧＦＰおよびｔＲＮＡテンプレートの構築。ＥＧＦＰテンプレートプラスミド、ｐＵＣＣＳ２＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）およびｐＵＣＣＹＢＡ＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）は、これまでに記載されるようなＧｏｌｄｅｎＧａｔｅアセンブリーによってであるが、ｓｆＧＦＰコンテキストの代わりにＥＧＦＰ配列コンテキストを用いて作製した（Ｚｈａｎｇら、Ｎａｔｕｒｅ５５１：６４４－６４７（２０１７）を参照されたい）。すべてのＧｏｌｄｅｎＧａｔｅアセンブリーにおいて使用される挿入部分は、合成されたｄＮａＭ含有オリゴヌクレオチドならびにプライマーＹＺ７３およびＹＺ７４を用いて生成されたＰＣＲ産物であった（表１を参照されたい）。ＧｏｌｄｅｎＧａｔｅアセンブリー後にプラスミドｐＵＣＣＳ２＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）およびｐＵＣＣＹＢＡ＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）を精製し、Ｑｕｂｉｔ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を使用して定量化した。ＥＧＦＰテンプレートプラスミド（２ｎｇ）を、ｐＵＣＣＳ２＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）についてはプライマーＥＤ１０１およびＡＺ３８を用いて、ならびにｐＵＣＣＹＢＡ＿ＥＧＦＰ（ＮＮＮ）についてはプライマーＥＤ１０１およびＡＺ８７を用いてテンプレート生成ＰＣＲ反応において使用した。ＰＣＲ産物を、ＤｐｎＩ消化に供し、次いで、精製してインビトロ転写のためのＥＧＦＰテンプレートを得た（以下を参照されたい）。ｔＲＮＡテンプレートは、プライマーＡＺ０１およびＡＺ６７を用いて合成されたｄＮａＭ含有オリゴヌクレオチドから直接ＰＣＲによって作製した。ＰＣＲ産物を精製して、インビトロ転写用のｔＲＮＡテンプレートを得た。

ビオチンシフトアッセイ。ＲＮＡ種のテンプレート中の非天然塩基対の保持を、プライマーＹＺ７３およびＹＺ７を用いｄ５ＳＩＣＳＴＰおよびｄＭＭＯ２ｂｉｏ－ＴＰを使用してこれまでの研究に記載されるようにアッセイした（Ｚｈａｎｇら、Ｎａｔｕｒｅ５５１：６４４－６４７（２０１７）を参照されたい）。画像は、ＩｍａｇｅＬａｂ（ＢｉｏＲａｄ）を使用して定量化した。非天然塩基対保持は、ＥＧＦＰプラスミドを構築する場合にＧｏｌｄｅｎＧａｔｅアセンブリーにおいて使用された合成されたｄＮａＭ含有オリゴヌクレオチドテンプレートの生シフトパーセンテージによって、各サンプルの生シフトパーセンテージを除することによって正規化した。

ＥＧＦＰｍＲＮＡのインビトロ転写。各インビトロ転写反応（ＨｉＳｃｒｉｂｅＴ７ＡＲＣＡ、テーリング有、Ｅ２０６０Ｓ、ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄＢｉｏｌａｂｓ、（ＮＥＢ））において相応に１．２５ｍＭの非天然リボヌクレオ三リン酸を用いて、または用いずに、テンプレート（５００～１０００ｎｇ）を使用し、それに続いて精製した（Ｄ７０１０、ＺｙｍｏＲｅｓｅａｒｃｈ）。ｍＲＮＡ産物をＱｕｂｉｔによって定量化し、次いで、５μｇのアリコートで－８０℃で保存した。

ｔＲＮＡのインビトロ転写。各インビトロ転写反応（Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼ、Ｅ０２５１Ｌ、ＮＥＢ）において、相応に２ｍＭの非天然リボヌクレオ三リン酸を用いて、または用いずに、テンプレート（５００～１０００ｎｇ）を使用し、それに続いて、精製した（Ｄ７０１０、Ｚｙｍｏ）。ｔＲＮＡ産物をＱｕｂｉｔによって定量化し、次いで、再フォールディング（９５℃で１分間、３７℃で１分間、１０℃で２分間）に供した。すべてのｔＲＮＡを１８００ｎｇのアリコートで－８０℃で保存した。

安定な細胞株の構築。シンテターゼ含有プラスミドｐｃＤＮＡ３．１＿ＦＲＴ＿ＨｙｇｒｏＲｅｓｉｓｔ＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙを、平滑末端ライゲーションクローニングによって、ｐｃＤＮＡ３．１＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙ中のカナマイシン耐性カセット、ＫａｎＲを、ハイグロマイシン耐性カセット、ＨｙｇｒｏＲｅｓｉｓｔと置き換えることによって作製した。ＣＨＯ－ＫＳ３異種細胞株を、Ｆｌｐ－Ｉｎ（商標）Ｔ－ＲＥｘ（商標）システム（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を製造業者の使用説明書に従って使用してＣｈＰｙｌＲＳＣ２１１を安定に発現するように修飾した。元のＦｌｉｐ－ｉｎＴＭＣＨＯ－Ｋ１細胞を、１０％ＦＢＳ、１％ＰＳＤＭＥＭ／Ｆ１２培養で回復させた。細胞にｐＯＧ４４およびｐｃＤＮＡ３．１＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙ（対照）またはｐｃＤＮＡ３．１＿ＦＲＴ＿ＨｙｇｒｏＲｅｓｉｓｔ＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙを同時トランスフェクトした。成功した組換え細胞を、対照群中のすべての細胞が死滅するまで１００μｇ／ｍＬのハイグロマイシンＢ（ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ）を用いて２週間選択した（４日に１回細胞培養培地を更新しながら）。次いで、ｐｃＤＮＡ３．１＿ＦＲＴ＿ＨｙｇｒｏＲｅｓｉｓｔ＿Ｃ２１１＿ＩＲＥＳ＿ｍＣｈｅｒｒｙをトランスフェクトされた細胞をトリプシン（２５２０００５６、ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）消化（３７℃で５分）によって剥離し、１００μｇ／ｍＬのハイグロマイシンＢを含有する細胞培養培地を用いてさらに２ラウンドの間継代した。

細胞トランスフェクション。１ｍＭＡｚＫを含有する新鮮な細胞培養物を、これまでの培地を枯渇させた後、細胞培養プレートに添加した。ＲＮＡトランスフェクションのために、リポフェクタミンＭｅｓｓｅｎｇｅｒＭａｘ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を試薬マニュアルに従って使用して、細胞にＲＮＡ種をトランスフェクトした。各トランスフェクション実験のために、３００ｎｇのｍＲＮＡおよび９００ｎｇのｔＲＮＡを、０．７５μＬのリポフェクタミン試薬と各々混合し、細胞培養物（２４ウェルの平底ポリスチレンマイクロウェルプレートのうちの１ウェル）に別個に添加した。ＤＮＡトランスフェクションのために、リポフェクタミン３０００（ＬＭＲＮＡ００８、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を試薬マニュアルに従って使用して、細胞にＤＮＡ種をトランスフェクトした。各トランスフェクション実験のために、５００ｎｇのＤＮＡプラスミドを１．５μＬのリポフェクタミン試薬と混合し、細胞培養物（２４ウェルプレートのうちの１ウェル）に添加した。いくつかの場合において、１２ウェルプレートで細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション試薬およびＲＮＡの容積を２倍にした。

フローサイトメトリー。細胞をトリプシン消化（３７℃で５分）によって剥離し、次いで、１×ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水（ＤＰＢＳ）で洗浄した。次いで、細胞を収集し、選別バッファー（１％ＦＢＳを有する１×ＤＰＢＳ）で希釈し、次いで、ＬＳＲＩＩ分析用フローサイトメーターを使用してＥＧＦＰシグナルについてフローサイトメトリーによって分析した（ＢＤ；ＥＧＦＰシグナルは、４８８ｎｍレーザーおよび５３０／３０フィルターを用いて検出した）。

全細胞溶解物調製。トランスフェクション実験から得た細胞を、トリプシン消化（３７℃で５分）によって剥離し、続いて、ＤＰＢＳ洗浄した。次いで、細胞を収集し、ＨＡＬＴプロテアーゼ阻害剤（７８４３０、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を補給したＭ－ＰＥＲ（７８５０３、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ）を試薬マニュアルに従って使用して溶解した。溶解物を、遠心フィルター（ＡｍｉｃｏｎＵｌｔｒａ－０．５ｍＬの遠心フィルター、１０ｋＤａＮＭＷＬ、ＵＦＣ５０１０２４、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）を使用する限外濾過に供して、組み込まれていないＡｚＫを除去した。ＨＡＬＴを含有するＤＰＢＳで溶解物を洗浄した（３回）。最終洗浄工程で溶解物を２０μＬの容量に濃縮した。すべての限外濾過は、４℃、１４，０００ｒｐｍで１０分間実施した（５４１５Ｃ、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ）。

ＥＧＦＰのアフィニティー精製。トランスフェクション実験から収集した細胞を、ＨＡＬＴプロテアーゼ阻害剤を補給したＭ－ＰＥＲを試薬マニュアルに従って使用して溶解した。ＩｎｆｉｎｉｔｅＭ２００ＰｒｏプレートリーダーおよびＥＧＦＰ標準曲線を使用して溶解物サンプル中のＥＧＦＰ濃度（蛍光ａ．ｕ．）を決定した。２００ｎｇのＥＧＦＰ相当物を含有する溶解物を、バッファーＷ（５０ｍＭＨＥＰＥＳｐＨ８、１５０ｍＭＮａＣｌ、１ｍＭＥＤＴＡ）で２００μＬに希釈し、１０μＬの磁性Ｓｔｒｅｐ－Ｔａｃｔｉｎビーズ（ＭａｇＳｔｒｅｐ「３型」ＸＴビーズ、製品番号２－４０９０－００２、ＩＢＡＬｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅｓ；ゲッティンゲン、ドイツの５％（ｖ／ｖ）懸濁液）と混合した。精製は、試薬マニュアルに従い、延長した結合時間（４℃で２時間）を用いて実施した。ＥＧＦＰはビーズから溶出されなかった。ビーズ－ＥＧＦＰコンジュゲートを以下の実験において直接使用した。

ＥＧＦＰでのクリック反応。クリック反応は、改変を加え、これまでの研究に記載されたように実施した（Ｚｈａｎｇら、Ｎａｔｕｒｅ５５１：６４４－６４７（２０１７）を参照されたい）。手短には、アフィニティー精製工程から得られたビーズ－ＥＧＦＰコンジュゲートを、２０μＬのＤＰＢＳで希釈した。混合物を、２５μＭのＴＡＭＲＡ－ＤＢＣＯ（製品番号Ａ１３１、ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ；スコッツデール、アリゾナ州）とともに暗所、３７℃で１時間インキュベートした。あるいは、アフィニティー精製工程から得られたビーズ－ＥＧＦＰコンジュゲートを、２０μＬのＤＰＢＳで希釈した。混合物を、２ｍＭのトリス（３－ヒドロキシプロピルトリアゾリルメチル）アミン（ＴＨＰＴＡ）（ＣＡＳ７６０９５２－８８－３、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）、１ｍＭのＣｕＳＯ４、１５ｍＭのアスコルビン酸ナトリウム（ＣＡＳ１３４－０３－２、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）および０．５ｍＭの４－フェニル－１－ブチン（ＣＡＳ１６５２０－６２－０、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）とともに暗所、３７℃で１時間インキュベートした。２０μＬの限外濾過した細胞溶解物を、２５μＭのヨードアセトアミド（ＣＡＳ１４４－４８－９、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）とともに３７℃で１時間インキュベートすること、それに続いて、得られた混合物を２５μＭのＤＢＣＯ－ＴＡＭＲＡとともに暗所、３７℃で１時間インキュベートすることによって、処理された全細胞溶解物のクリック反応を実施した。

ウエスタンブロットタンパク質シフトアッセイ。ウエスタンブロットタンパク質シフトアッセイは、いくつかの改変を加えて、これまでの研究２に記載されたように実施した。手短には、クリック反応混合物を、１×タンパク質ローディング色素（２５０ｍＭＴｒｉｓ－ＨＣｌ、３０％（ｖ／ｖ）グリセロール、２％（ｗ／ｖ）ＳＤＳ）中で９５℃で１５分間直接煮沸し、生成物を、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ（５％（ｗ／ｖ）アクリルアミド：ビス－アクリルアミド２９：１（Ｆｉｓｈｅｒ）、０．１２５ＭＴｒｉｓＨＣｌおよび０．１％ＳＤＳ、ｐＨ６．８（ＰｒｏｔｏＧｅｌスタッキングバッファー、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）のスタッキングゲルを使用する）；および１５％（ｗ／ｖ）アクリルアミド：ビス－アクリルアミド２９：１（Ｆｉｓｈｅｒ）、０．３７５ＭＴｒｉｓ－ＨＣｌおよび０．１％ＳＤＳ、ｐＨ８．８（ＰｒｏｔｏＧｅｌ分離バッファー、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の分離ゲル；タンパク質ラダー（色染色済みタンパク質標準、ＢｒｏａｄＲａｎｇｅ、ＮＥＢ）を有する１．５ｍｍスペーサーＭｉｎｉ－ＰＲＯＴＥＡＮＳｈｏｒｔＰｌａｔｅｓ（Ｂｉｏ－Ｒａｄ））で分離した。ゲルを、ＳＤＳ－ＰＡＧＥバッファー（２５ｍＭＴｒｉｓ塩基、２００ｍＭグリシン、０．１％（ｗ／ｖ）ＳＤＳ）中、６０Ｖで３０分間、次いで、１３５Ｖで約３時間流した。次いで、バンドを、２０％（ｖ／ｖ）ＭｅＯＨ、５０ｍＭＴｒｉｓ塩基、４００ｍＭグリシン、０．０３７３％（ｗ／ｖ）ＳＤＳを含有するバッファーを用いてセミドライトランスファーによって、２２Ｖで２１分間、ＰＶＤＦメンブレン（０．２μｍ、Ｂｉｏ－Ｒａｄ）に移した。メンブレンをＰＢＳ－Ｔ（ＰＢＳｐＨ７．４、０．０１％（ｖ／ｖ）Ｔｗｅｅｎ－２０）中、５％（ｗ／ｖ）の無脂肪乳を用いて室温で１～２時間ブロッキングし、それに続いて、ウサギ抗ＧＦＰ抗体（製品番号Ｇ１５４４、ロット０４６Ｍ４８７１Ｖ、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ；ＰＢＳ－Ｔで１：３０００）とともに４℃で一晩インキュベートした。次いで、メンブレンをＰＢＳ－Ｔで５分間２回洗浄し、続いて、ヤギ抗ウサギＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ６４７がコンジュゲートされた抗体（製品番号Ａ３２７３３、ロット番号ＳＤ２５０２９８、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ；ＰＢＳ－Ｔで１：２００００）とともに室温で１時間インキュベートした。メンブレンを洗浄しＰＢＳ－Ｔで５分間３回洗浄し、５０μｍ分解能；ＴＡＭＲＡのために４００ＶＰＭＴを用いて５３２ｎｍレーザー励起および５８０／３０ｎｍ発光フィルター；ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ６４７のために５００ＶＰＭＴを用いて６２２ｎｍレーザー励起および６７０／３０ｎｍ発光フィルターを使用するホスホイメージング（Ｔｙｐｈｏｏｎ９４１０；ＢｕｉｌｄＳ４４１０５．０．０４０９．０７００、ＧＥＨｅａｌｔｈｃａｒｅＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ）によって可視化した。画像をＩｍａｇｅＪを使用して疑似着色し、オーバーレイし、ＩｍａｇｅＬａｂ（Ｂｉｏ－Ｒａｄ）を使用してバンドを定量化した。

質量分析。４－フェニル－１－ブチンを用いてクリック反応させたビーズ－ＥＧＦＰコンジュゲートを、１×タンパク質ローディング色素とともに９５℃で１５分間直接煮沸し、タンパク質ラダーを用いて本質的に上記のウエスタンブロットタンパク質シフトについてのとおりにＳＤＳ－ＰＡＧＥに供した。ゲルを、ＳＤＳ－ＰＡＧＥバッファー中、６０Ｖで３０分間、次いで、１３５Ｖで約３０分間流した。２５ｋＤａから３２ｋＤａの間のゲルバンドを切り出し、収集し、続いて、還元し（１０ｍＭＤＴＴ）、アルキル化（５５ｍＭヨードアセトアミド）し、トリプシンを使用して消化した。次いで、サンプルをこれまでに記載されたようにナノ－ＬＣ－ＭＳ／ＭＳによって分析した（Ｐｏｗｅｒｓら、Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．１９３：３４０－３４８（２０１１）を参照されたい）。手短には、先端で２ｋＶで自家製ナノエレクトロスプレー供給源を使用するＴｈｅｒｍｏＦｉｎｎｉｇａｎＬＴＱ線状イオントラップ型質量分析計を用いて、データ依存性ＭＳ／ＭＳデータを得た。動的除外リストの適用後、最も豊富なイオンで１つのＭＳスペクトラムに、４回のＭＳ／ＭＳスキャンを続けた。Ｘｃａｌｉｂｕｒソフトウェアの使用によってタンデム質量スペクトルを抽出した。消化酵素トリプシンを想定して、提供されたＥＧＦＰ配列を用いてＭａｓｃｏｔ（バージョン２．１．０４；ＭａｔｒｉｘＳｃｉｅｎｃｅ、ロンドン、英国）を使用することによって、すべてのＭＳ／ＭＳサンプルを分析した。

インタクトなタンパク質の定量的高分解能質量分析。インタクトなタンパク質の質量分析を、これまでに記載されたように実施した（Ｆｅｌｄｍａｎら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１４１：１０６４４－１０６５３（２０１９）を参照されたい）。精製されたＥＧＦＰタンパク質（５μｇ）を、水（質量分析等級）を用いて希釈し、限外濾過（ＡｍｉｃｏｎＵｌｔｒａ－０．５ｍＬの遠心フィルター、１０ｋＤａＮＭＷＬ、ＵＦＣ５０１０２４、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）によって脱塩した。次いで、脱塩されたタンパク質（６μＬ、約２５０ｎｇ）を、ＷａｔｅｒｓＧ２－ＸＳＴＯＦに接続されたＷａｔｅｒｓＩＣｌａｓｓＬＣ中に注入した。フロー条件は、５０：５０の水：アセトニトリルおよび０．１％ギ酸の０．４ｍＬ／分とした。イオン化は、ＥＳＩ＋によってであり、ｍ／ｚ５００からｍ／ｚ２０００の間でデータを収集した。ピークの主要部分にわたってスペクトル結合を実施し、ＷａｔｅｒｓＭａｘＥｎｔ１を使用して結合スペクトルをデコンボリューションした。

ｍＲＮＡＤｅｃａｙアッセイ。試験した各ｍＲＮＡについて、ＣＨＯ－ＫＳ１細胞の１２ウェルプレートのうち２ウェルに、６００ｎｇのｍＲＮＡおよび１８００ｎｇの対応するｔＲＮＡをトランスフェクトし、続いて、１ｍＭＡｚＫを細胞培養物に添加した。４時間のインキュベーション後、両ウェルの細胞を、ＤＰＢＳを用いて２回洗浄し、次いで、１ウェル中の細胞を、ＴＲＩｚｏｌｅ試薬（１５５９６０２６、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ；各ウェルについて使用された４００μＬのＴＲＩｚｏｌｅ）を使用して回収した。同時に、他のウェル中の細胞培養物（トランスフェクション試薬を含有する）を枯渇させ、新鮮細胞培地を添加した。さらに４時間（合計８時間）後、残存するウェルから得た細胞を、ＤＰＢＳを用いて２回洗浄し、次いで、ＴＲＩｚｏｌｅを使用して回収した。全ＲＮＡ抽出キット（Ｒ１０１３、Ｚｙｍｏ）を使用して両ＴＲＩｚｏｌｅ溶液サンプルを精製した。各サンプルから得た全ＲＮＡ（１０００ｎｇ）を、ＲＴ－ｑＰＣＲのテンプレートとしてプライマーＡＺ１１２およびＡＺ８６（ＣＳ２ＵＴＲおよびＣＹＢＡＵＴＲの両方に適した）とともに使用し、それから得られたＣｑ値を使用して、対応する全ＲＮＡサンプル中のｍＲＮＡの出発量を算出した。インビトロ転写から作製された精製された対応する天然ｍＲＮＡを使用して、定量化参照のための標準曲線を構築した。ｍＲＮＡが４時間（トランスフェクションプロセスの最後）～８時間に崩壊したパーセンテージを、４時間と８時間の間のｍＲＮＡの相違の量を、４時間でのｍＲＮＡ量で除することによって算出した。

他の配列
ＩＲＥＳ（配列番号３３）：
CATCTAGGGCGGCCAATTCCGCCCCTCTCCCTCCCCCCCCCCTAACGTTACTGGCCGAAGCCGCTTGGAATAAGGCCGGTGTGCGTTTGTCTATATGTGATTTTCCACCATATTGCCGTCTTTTGGCAATGTGAGGGCCCGGAAACCTGGCCCTGTCTTCTTGACGAGCATTCCTAGGGGTCTTTCCCCTCTCGCCAAAGGAATGCAAGGTCTGTTGAATGTCGTGAAGGAAGCAGTTCCTCTGGAAGCTTCTTGAAGACAAACAACGTCTGTAGCGACCCTTTGCAGGCAGCGGAACCCCCCACCTGGCGACAGGTGCCTCTGCGGCCAAAAGCCACGTGTATAAGATACACCTGCAAAGGCGGCACAACCCCAGTGCCACGTTGTGAGTTGGATAGTTGTGGAAAGAGTCAAATGGCTCTCCTCAAGCGTATTCAACAAGGGGCTGAAGGATGCCCAGAAGGTACCCCATTGTATGGGATCTGATCTGGGGCCTCGGTGCACATGCTTTACATGTGTTTAGTCGAGGTTAAAAAAACGTCTAGGCCCCCCGAACCACGGGGACGTGGTTTTCCTTTGAAAAACACGATGATAAGCTTGCCAC
ｍＣｈｅｒｒｙ（配列番号３４）
ATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGGATAACATGGCCATCATCAAGGAGTTCATGCGCTTCAAGGTGCACATGGAGGGCTCCGTGAACGGCCACGAGTTCGAGATCGAGGGCGAGGGCGAGGGCCGCCCCTACGAGGGCACCCAGACCGCCAAGCTGAAGGTGACCAAGGGTGGCCCCCTGCCCTTCGCCTGGGACATCCTGTCCCCTCAGTTCATGTACGGCTCCAAGGCCTACGTGAAGCACCCCGCCGACATCCCCGACTACTTGAAGCTGTCCTTCCCCGAGGGCTTCAAGTGGGAGCGCGTGATGAACTTCGAGGACGGCGGCGTGGTGACCGTGACCCAGGACTCCTCCCTGCAGGACGGCGAGTTCATCTACAAGGTGAAGCTGCGCGGCACCAACTTCCCCTCCGACGGCCCCGTAATGCAGAAGAAGACCATGGGCTGGGAGGCCTCCTCCGAGCGGATGTACCCCGAGGACGGCGCCCTGAAGGGCGAGATCAAGCAGAGGCTGAAGCTGAAGGACGGCGGCCACTACGACGCTGAGGTCAAGACCACCTACAAGGCCAAGAAGCCCGTGCAGCTGCCCGGCGCCTACAACGTCAACATCAAGTTGGACATCACCTCCCACAACGAGGACTACACCATCGTGGAACAGTACGAACGCGCCGAGGGCCGCCACTCCACCGGCGGCATGGACGAGCTGTACAAGTAA
ＣｈＰｙｌＲＳ＿Ｃ２１１（配列番号３５）
ATGGATAAAAAACCGCTGGACGTTCTGATCTCCGCTACGGGTCTGTGGATGAGCCGCACGGGTACGCTGCATAAAATCAAGCACTATGAGATTTCTCGTTCTAAAATCTACATCGAAATGGCGTGTGGTGACCATCTGGTTGTGAACAACTCTCGTTCTTGTCGTCCGGCACGTGCATTCCGTTATCATAAATACCGTAAAACCTGCAAACGTTGTCGTGTTTCTGACGAAGATATCAACAACTTCCTGACCCGTTCTACCGAAGGCAAAACCTCTGTTAAAGTTAAAGTTGTTTCTGAACCGAAAGTGAAAAAAGCGATGCCGAAATCTGTTTCTCGTGCGCCGAAACCGCTGGAAAATCCGGTTTCTGCGAAAGCGTCTACCGACACCTCTCGTTCTGTTCCGTCTCCGGCGAAATCTACCCCGAACTCTCCGGTTCCGACCTCTGCAAGTGCCCCCGCACTTACGAAGAGCCAGACTGACAGGCTTGAAGTCCTGTTAAACCCAAAAGATGAGATTTCCCTGAATTCCGGCAAGCCTTTCAGGGAGCTTGAGTCCGAATTGCTCTCTCGCAGAAAAAAAGACCTGCAGCAGATCTACGCGGAAGAAAGGGAGAATTATCTGGGGAAACTCGAGCGTGAAATTACCAGGTTCTTTGTGGACAGGGGTTTTCTGGAAATAAAATCCCCGATCCTGATCCCTCTTGAGTATATCGAAAGGATGGGCATTGATAATGATACCGAACTTTCAAAACAGATCTTCAGGGTTGACAAGAACTTCTGCCTGAGACCCATGCTTGCTCCAAACCTTTACAACTACCTGCGCAAGCTTGACAGGGCCCTGCCTGATCCAATAAAAATTTTTGAAATAGGCCCATGCTACAGAAAAGAGTCCGACGGCAAAGAACACCTCGAAGAGTTTACCATGCTGAACTTCTGCCAGATGGGATCGGGATGCACACGGGAAAATCTTGAAAGCATAATTACGGACTTCCTGAACCACCTGGGAATTGATTTCAAGATCGTAGGCGATTCCTGCATGGTCTATGGGGATACCCTTGATGTAATGCACGGAGACCTGGAACTTTCCTCTGCAGTAGTCGGACCCATACCGCTTGACCGGGAATGGGGTATTGATAAACCCTGGATAGGGGCAGGTTTCGGACTCGAACGCCTTCTAAAGGTTAAACACGACTTTAAAAATATCAAGAGAGCTGCACGCTCGGAATCGTATTACAACGGCATCTCAACCAATCTGTAA
ＣＳ２５’ＵＴＲ（配列番号３６）：
GAATACAAGCTACTTGTTCTTTTTGCAGGATCCGCCACC
ＣＳ２３’ＵＴＲ（配列番号３７）：
AAGCTTAATTAGCTGAGCTTGGACTCCTAAGCATGCAAGCTTGGCGTAATCATGGTCATAGCTGTTTCCTGTGTGAAATTGTTATCCGCTCACAATTCCACACAACATACGAGCCGGAAGCATAAAGTGTAAAGCCTGGGG
ＣＹＢＡ５’ＵＴＲ（配列番号３８）：
CGCGCCTAGCAGTGTCCCAGCCGGGTTCGTGTCGCC
ＣＹＢＡ３’ＵＴＲ（配列番号３９）：
CCTCGCCCCGGACCTGCCCTCCCGCCAGGTGCACCCACCTGCAATAAATGCAGCGAAGCCGGGA
ＥＧＦＰ（ＧｏｌｄｅｎＧａｔｅベクター）（２ｘＳｔｒｅｐＴａｇを有する）（配列番号４０）：
ATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTCACCGGGGTGGTGCCCATCCTGGTCGAGCTGGACGGCGACGTAAACGGCCACAAGTTCAGCGTGTCCGGCGAGGGCGAGGGCGATGCCACCTACGGCAAGCTGACCCTGAAGTTCATCTGCACCACCGGCAAGCTGCCCGTGCCCTGGCCCACCCTCGTGACCACCCTGACCTACGGCGTGCAGTGCTTCAGCCGCTACCCCGACCACATGAAGCAGCACGACTTCTTCAAGTCCGCCATGCCCGAAGGCTACGTCCAGGAGCGCACCATCTTCTTCAAGGACGACGGCAACTACAAGACCCGCGCCGAGGTGAAGTTCGAGGGCGACACCCTGGTGAACCGCATCGAGCTGAAGGGCATCGACTTCAAGGAGGACGGCAACATCCTGGGGCACAAGAGACCCTCGAGAATATTCTCGAGGGTCTCGGAATCAAGGTGAACTTCAAGATCCGCCACAACATCGAGGACGGCAGCGTGCAGCTCGCCGACCACTACCAGCAGAACACCCCCATCGGCGACGGCCCCGTGCTGCTGCCCGACAACCACTACCTGAGCACCCAGTCCGCCCTGAGCAAAGACCCCAACGAGAAGCGCGATCACATGGTCCTGCTGGAGTTCGTGACCGCCGCCGGGATCACTCTCGGCATGGACGAGCTGTACAAGAAGCTTTGGAGCCACCCGCAGTTCGAGAAAGGTGGAGGTTCCGGAGGTGGATCGGGAGGTTCGGCGTGGAGCCACCCGCAGTTCGAAAAATAA
ＦＬＰ（配列番号４１）
ATGCCACAATTTGATATATTATGTAAAACACCACCTAAGGTGCTTGTTCGTCAGTTTGTGGAAAGGTTTGAAAGACCTTCAGGTGAGAAAATAGCATTATGTGCTGCTGAACTAACCTATTTATGTTGGATGATTACACATAACGGAACAGCAATCAAGAGAGCCACATTCATGAGCTATAATACTATCATAAGCAATTCGCTGAGTTTGGATATTGTCAACAAGTCACTGCAGTTTAAATACAAGACGCAAAAAGCAACAATTCTGGAAGCCTCATTAAAGAAATTGATTCCTGCTTGGGAATTTACAATTATTCCTTACTATGGACAAAAACATCAATCTGATATCACTGATATTGTAAGTAGTTTGCAATTACAGTTCGAATCATCGGAAGAAGCAGATAAGGGAAATAGCCACAGTAAAAAAATGCTTAAAGCACTTCTAAGTGAGGGTGAAAGCATCTGGGAGATCACTGAGAAAATACTAAATTCGTTTGAGTATACTTCGAGATTTACAAAAACAAAAACTTTATACCAATTCCTCTTCCTAGCTACTTTCATCAATTGTGGAAGATTCAGCGATATTAAGAACGTTGATCCGAAATCATTTAAATTAGTCCAAAATAAGTATCTGGGAGTAATAATCCAGTGTTTAGTGACAGAGACAAAGACAAGCGTTAGTAGGCACATATACTTCTTTAGCGCAAGGGGTAGGATCGATCCACTTGTATATTTGGATGAATTTTTGAGGAATTCTGAACCAGTCCTAAAACGAGTAAATAGGACCGGCAATTCTTCAAGCAACAAGCAGGAATACCAATTATTAAAAGATAACTTAGTCAGATCGTACAACAAAGCTTTGAAGAAAAATGCGCCTTATTCAATCTTTGCTATAAAAAATGGCCCAAAATCTCACATTGGAAGACATTTGATGACCTCATTTCTTTCAATGAAGGGCCTAACGGAGTTGACTAATGTTGTGGGAAATTGGAGCGATAAGCGTGCTTCTGCCGTGGCCAGGACAACGTATACTCATCAGATAACAGCAATACCTGATCACTACTTCGCACTAGTTTCTCGGTACTATGCATATGATCCAATATCAAAGGAAATGATAGCATTGAAGGATGAGACTAATCCAATTGAGGAGTGGCAGCATATAGAACAGCTAAAGGGTAGTGCTGAAGGAAGCATACGATACCCCGCATGGAATGGGATAATATCACAGGAGGTACTAGACTACCTTTCATCCTACATAAATAGACGCATATAA
FRT（配列番号４２）
GAAGTTCCTATTCCGAAGTTCCTATTCTCTAGAAAGTATAGGAACTTC

本開示の好ましい実施形態を、本明細書において示し、記載してきたが、このような実施形態は単に例として提供されるということは当業者には明らかであろう。ここで、多数の変形、変更および置換は、本開示から逸脱することなく当業者には思い当たるであろう。本明細書に記載される開示の実施形態の種々の代替を、本開示の実施において使用できるということは、理解されなければならない。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定することならびにこれらの特許請求の範囲の範囲内の方法および構造ならびにその均等物は、それによって包含されることが意図される。

Claims

（ａ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と；
（ｂ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と
を含む真核細胞であって、
該第１のおよび該第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能であり、細胞において該ｍＲＮＡが翻訳されて、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを生成することが可能である、前記真核細胞。
ｔＲＮＡが、非天然アミノ酸でチャージされる、請求項１に記載の真核細胞。
ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、該ポリペプチドは、非天然アミノ酸を含み、場合により、該ポリペプチドは、真核生物のグリコシル化パターンを含む、請求項１または２のいずれか１項に記載の真核細胞。
ｔＲＮＡシンテターゼをさらに含み、該ｔＲＮＡシンテターゼは、ｔＲＮＡを非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する、請求項１～３のいずれか１項に記載の真核細胞。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、請求項１～４のいずれか１項に記載の真核細胞。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、請求項１～５のいずれか１項に記載の真核細胞。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、請求項１～６のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基および第２の非天然塩基は各々独立に、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～７のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～８のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～９のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～１０のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～１１のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～１２のいずれか１項に記載の真核細胞。
第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、第１の非天然塩基が、

である場合に、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１～１３のいずれか１項に記載の真核細胞。
少なくとも１つの非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、請求項３～１４のいずれか１項に記載の真核細胞。
少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンまたはＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、請求項１５に記載の真核細胞。
少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、請求項１６に記載の真核細胞。
ヒト細胞である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の真核細胞。
ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、請求項１８に記載の真核細胞。
哺乳動物細胞であり、場合により、ハムスター細胞である、請求項１～１８のいずれか１項に記載の真核細胞。
哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、請求項２０に記載の真核細胞。
ｍＲＮＡから翻訳されたポリペプチドをさらに含み、該ポリペプチドは、非天然アミノ酸および哺乳動物グリコシル化パターンを含む、請求項１８～２１のいずれか１項に記載の真核細胞。
単離されている、請求項１～２２のいずれか１項に記載の真核細胞。
請求項１～２３のいずれか１項に記載の真核細胞を含む半合成生物。
請求項１～２４のいずれか１項に記載の複数の真核細胞を含む真核細胞培養物。
細胞を生物に送達する方法であって、該生物を請求項１～２３のいずれか１項に記載の細胞と接触させる工程を含む前記方法。
生物は、哺乳動物であり、場合により、該哺乳動物は、ヒトである、請求項２６に記載の方法。
真核細胞において少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって：
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）；および
（ｉｉ）真核細胞において第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）
を、該細胞中に導入する工程であって：該第１のおよび該第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である、工程と；
（ｂ）該ｔＲＮＡを使用して該ｍＲＮＡから少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程と
を含む前記方法。
ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる、請求項２８に記載の方法。
真核細胞において少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する方法であって：
（ａ）（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを有するメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）と；
（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを有するトランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）と
を含む真核細胞であって、該第１のおよび該第２の非天然塩基は、真核細胞において非天然塩基対（ＵＢＰ）を形成可能である、前記真核細胞を提供する工程；および
（ｂ）該真核細胞にとって内因性であるリボソームによってｔＲＮＡを使用してｍＲＮＡから少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを翻訳する工程
を含む前記方法。
真核細胞においてポリペプチドを産生する方法であって、ポリペプチドは、少なくとも１つの非天然アミノ酸を含み、方法は：
（ａ）真核細胞を提供する工程であって、該真核細胞は：
（ｉ）第１の非天然塩基を含むコドンを含むｍＲＮＡと；
（ｉｉ）第２の非天然塩基を含むアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、該第１のおよび該第２の非天然塩基は、相補的塩基対を形成可能である、前記ｔＲＮＡと；
（ｉｉｉ）ｔＲＮＡを天然アミノ酸と比較して少なくとも１つの非天然アミノ酸を用いて優先的にアミノアシル化するｔＲＮＡシンテターゼと；
を含む、前記工程と、
（ｂ）１つまたはそれ以上の非天然アミノ酸を真核細胞に提供する工程であって、該真核細胞が少なくとも１つの非天然アミノ酸を含むポリペプチドを産生する、前記工程とを含む前記方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、請求項２６～３１のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、請求項２６～３１のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、請求項２６～３１のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンを含む１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

または

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３４のいずれか１項に記載の方法。
第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３５のいずれか１項に記載の方法。
第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

である、または第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項３６に記載の方法。
第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

である、または第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項３６に記載の方法。
第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

である、または第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項３６に記載の方法。
第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

である、または第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項３６に記載の方法。
第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

である、または第１の非天然塩基は、

であり、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項３６に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、該第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、該第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、該非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、該第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、該第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｔＲＮＡのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、該第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンの第１の非天然塩基（Ｘ）は、該コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、ｔＲＮＡのアンチコドンの第２の非天然塩基（Ｙ）は、該アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、該コドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、該アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
コドンおよびアンチコドンは各々、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中のコドンは、該コドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、該アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、請求項４８～５０のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項４８～５１のいずれか１項に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項５２に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は両方とも

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項５３に記載の方法。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項５３に記載の方法。
ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、第１の非天然塩基である、請求項２６～２９、３１、３３、３５～４１、４３、４６および４９、のいずれか１項に記載の方法。
ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｙは、第２の非天然塩基である、請求項５６に記載の方法。
ｍＲＮＡ中のコドンは、ＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＵである、請求項５７に記載の方法。
ｍＲＮＡ中のコドンは、ＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中のアンチコドンは、ＧＹＣである、請求項５７に記載の方法。
ｍＲＮＡ中のコドンは、ＧＸＵであり、アンチコドンは、ＡＹＣである、請求項５７に記載の方法。
第１の非天然塩基または第２の非天然塩基は、２’位における修飾：
ＯＨ、置換された低級アルキル、アルカリル、アラルキル、Ｏ－アルカリルもしくはＯ－アラルキル、ＳＨ、ＳＣＨ_３、ＯＣＮ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＳＯＣＨ_３、ＳＯ_２ＣＨ_３、ＯＮＯ_２、ＮＯ_２、Ｎ_３、ＮＨ_２Ｆもしくはそれらの組合せ；
Ｏ－アルキル、Ｓ－アルキル、Ｎ－アルキルもしくはそれらの組合せ；
Ｏ－アルケニル、Ｓ－アルケニル、Ｎ－アルケニルもしくはそれらの組合せ；
Ｏ－アルキニル、Ｓ－アルキニル、Ｎ－アルキニルもしくはそれらの組合せ；
Ｏ－アルキル－Ｏ－アルキル、２’－Ｆ、２’－ＯＣＨ_３、２’－Ｏ（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３もしくはそれらの組合せ（ここで、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、置換もしくは無置換のＣ_１～Ｃ_１０、アルキル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２～Ｃ_１０アルキニル、－Ｏ［（ＣＨ_２）_ｎＯ］_ｍＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎ－ＮＨ_２および－Ｏ（ＣＨ_２）_ｎＯＮ［（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３）］_２であってもよく、ｎおよびｍは、１～約１０である）；
５’－ビニル、５’－メチル（ＲもしくはＳ）もしくはそれらの組合せ
を含む５’位における修飾；
４’－Ｓ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルカリル、アミノアルキルアミノ、ポリアルキルアミノ、置換シリル、ＲＮＡ切断基、レポーター基、インターカレーター、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的性質を改善するための基もしくはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質を改善するための基もしくはそれらの組合せ
を含む４’位における修飾；
またはそれらの組合せ
からなる群から選択される修飾された糖部分を含む、請求項２６～６０のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも１つの非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、請求項２６～６１のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも１つの非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンおよびＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、請求項２６～６１のいずれか１項に記載の方法。
非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、請求項６３に記載の方法。
細胞は、ヒト細胞である、請求項２６～６４のいずれか１項に記載の方法。
ヒト細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、請求項６５に記載の方法。
細胞は、ハムスター細胞である、請求項２６～６４のいずれか１項に記載の方法。
ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、請求項６７に記載の方法。
ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、請求項２６～６８のいずれか１項に記載の方法。
細胞は、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来するｔＲＮＡシンテターゼを含む、請求項２６～６９のいずれか１項に記載の方法。
非天然ポリペプチドの発現のための系であって：
（ａ）少なくとも１つの非天然アミノ酸；
（ｂ）１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基を含む少なくとも１つのコドンを含む、非天然ポリペプチドをコードするｍＲＮＡ；
（ｃ）１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基を含む少なくとも１つのアンチコドンを含むｔＲＮＡであって、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基および１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、１つまたはそれ以上の相補的塩基対を形成可能である、前記ｔＲＮＡ；ならびに
（ｄ）ｔＲＮＡおよびｔＲＮＡシンテターゼを使用してｍＲＮＡを、非天然アミノ酸を含むポリペプチドに翻訳可能な真核生物のリボソーム
を含み、
ｔＲＮＡは、該非天然アミノ酸でチャージされるか、または該系はｔＲＮＡシンテターゼもしくはｔＲＮＡシンテターゼをコードする核酸配列を含む１つもしくはそれ以上の核酸構築物をさらに含み、該ｔＲＮＡシンテターゼは、該ｔＲＮＡを少なくとも１つの非天然アミノ酸で優先的にアミノアシル化する、前記系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する、請求項７１に記載の系。
１つまたはそれ以上の非天然塩基は、式

のものであり、式中、Ｒ_２は、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、メトキシ、メタンチオール、メタンセレノ、ハロゲン、シアノおよびアジドからなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１～７４のいずれか１項に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基または１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１～７４のいずれか１項に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

である場合は、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

であり、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７６に記載の系。
１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基が、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１～７４のいずれか１項に記載の系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡの少なくとも１つのコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、ｍＲＮＡのコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
ｔＲＮＡの少なくとも１つのアンチコドンは、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み；１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｘ）は、ｔＲＮＡのアンチコドン中の最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置し、該１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基は、

から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項７１に記載の系。
少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、該少なくとも１つのコドンは、コドンの第１の位置（Ｘ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の該少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｙ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、請求項９１に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９１または９２のいずれか１項に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９３に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９４に記載の系。
少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの中央の位置（Ｎ－Ｘ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの中央の位置（Ｎ－Ｙ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、請求項９６に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９６または９７のいずれか１項に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９８に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項９９に記載の系。
少なくとも１つのコドンおよび少なくとも１つのアンチコドンは各々独立に、３つの連続した核酸塩基（Ｎ－Ｎ－Ｎ）を含み、ｍＲＮＡ中の該少なくとも１つのコドンは、少なくとも１つのコドンの最後の位置（Ｎ－Ｎ－Ｘ）に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）を含み、ｔＲＮＡ中の該少なくとも１つのアンチコドンは、アンチコドンの第１の位置（Ｙ－Ｎ－Ｎ）に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）を含む、請求項７１に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、同一であるか、または異なっている、請求項１０１に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１０１または１０２のいずれか１項に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）およびｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

からなる群から選択され、波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１０３に記載の系。
ｍＲＮＡのコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基（Ｘ）は、

から選択され、ｔＲＮＡのアンチコドン中に位置する１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基（Ｙ）は、

であり、各場合において波線は、リボシル部分への結合を示す、請求項１０４に記載の系。
ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣ、ＧＸＣまたはＧＸＵから選択され、Ｘは、１つまたはそれ以上の第１の非天然塩基である、請求項７１～１０５のいずれか１項に記載の系。
ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵ、ＧＹＣおよびＡＹＣから選択され、Ｙは、１つまたはそれ以上の第２の非天然塩基である、請求項１０６に記載の系。
ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＡＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＵである、請求項１０７に記載の系。
ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＣであり、ｔＲＮＡ中の少なくとも１つのアンチコドンは、ＧＹＣである、請求項１０７に記載の系。
ｍＲＮＡ中の少なくとも１つのコドンは、ＧＸＵであり、少なくとも１つのアンチコドンは、ＡＹＣである、請求項１０７に記載の系。
ｔＲＮＡは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、請求項７１～１１０のいずれか１項に記載の系。
ｔＲＮＡシンテターゼは、メタノコックス・ヤンナスキイ、メタノサルシナ・バルケリ、メタノサルシナ・マゼイまたはメタノサルシナ・アセチボランスに由来する、請求項７１～１１１のいずれか１項に記載の系。
インビトロまたは無細胞である、請求項７１～１１２のいずれか１項に記載の系。
細胞溶解物を含む、請求項７１～１１３のいずれか１項に記載の系。
精製成分の、再構成された系である、請求項７１～１１３のいずれか１項に記載の系。
真核細胞における、請求項７１～１１２のいずれか１項に記載の系。
真核細胞は、ヒト細胞である、請求項１１６に記載の系。
真核細胞は、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞である、請求項１１６に記載の系。
真核細胞は、ハムスター細胞である、請求項１１６に記載の系。
ハムスター細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞である、請求項１１９に記載の系。
非天然アミノ酸は：
リジンアナログである；
芳香族側鎖を含む；
アジド基を含む；
アルキン基を含む；または
アルデヒドもしくはケトン基を含む、請求項７１～１２０のいずれか１項に記載の系。
非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）、Ｎ６－（（プロパルギルエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＰｒａＫ）、ＢＣＮ－Ｌ－リジン、ノルボルネンリジン、ＴＣＯ－リジン、メチルテトラジンリジン、アリルオキシカルボニルリジン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、２－アミノ－８－オキソオクタン酸、ｐ－アセチル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジドメチル－Ｌ－フェニルアラニン（ｐＡＭＦ）、ｐ－ヨード－Ｌ－フェニルアラニン、ｍ－アセチルフェニルアラニン、２－アミノ－８－オキソノナン酸、ｐ－プロパルギルオキシフェニルアラニン、ｐ－プロパルギル－フェニルアラニン、３－メチル－フェニルアラニン、Ｌ－ドパ、フッ素化フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アジド－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－アシル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ベンゾイル－Ｌ－フェニルアラニン、ｐ－ブロモフェニルアラニン、ｐ－アミノ－Ｌ－フェニルアラニン、イソプロピル－Ｌ－フェニルアラニン、Ｏ－アリルチロシン、Ｏ－メチル－Ｌ－チロシン、Ｏ－４－アリル－Ｌ－チロシン、４－プロピル－Ｌ－チロシン、ホスホノチロシン、トリ－Ｏ－アセチル－ＧｌｃＮＡｃｐ－セリン、Ｌ－ホスホセリン、ホスホノセリン、Ｌ－３－（２－ナフチル）アラニン、２－アミノ－３－（（２－（（３－（ベンジルオキシ）－３－オキソプロピル）アミノ）エチル）セラニル）プロパン酸、２－アミノ－３－（フェニルセラニル）プロパン酸、セレノシステイン、Ｎ６－（（（２－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジン、Ｎ６－（（（３－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンおよびＮ６－（（（４－アジドベンジル）オキシ）カルボニル）－Ｌ－リジンからなる群から選択される、請求項７１～１２１のいずれか１項に記載の系。
非天然アミノ酸は、Ｎ６－（（アジドエトキシ）－カルボニル）－Ｌ－リジン（ＡｚＫ）である、請求項７１～１２２のいずれか１項に記載の系。
ｔＲＮＡは、非天然アミノ酸でチャージされる、請求項７１～１２３のいずれか１項に記載の系。