Pyrrolysyl-tRNA synthetase-tRNA(Pyl) structure reveals the molecular basis of orthogonality

doi:10.1038/nature07611

.2009年2月26日；457(7233):1163-7.

doi:10.1038/nature07611。 Epub 2008年12月31日。

吡咯烷酰-tRNA合成酶-tRNA（Pyl）结构揭示了正交性的分子基础

野泽佳彦¹, 帕特里克·奥多诺休, 萨拉斯·冈德拉帕利, Yuhei Araiso公司, 石谷龙之郎, Takuya Umehara先生, 迪特尔·索尔, 乌萨穆·努雷基

附属公司

PMID： 19118381
预防性维修识别码： PMC2648862型
内政部： 10.1038/性质07611

吡咯烷酰-tRNA合成酶-tRNA（Pyl）结构揭示了正交性的分子基础

野泽佳彦等。自然. 2009.

.2009年2月26日；457(7233):1163-7.

doi:10.1038/nature07611。 Epub 2008年12月31日。

作者

野泽佳彦¹, 帕特里克·奥多诺休, 萨拉斯·冈德拉帕利, Yuhei Araiso公司, 石谷龙之郎, Takuya Umehara先生, 迪特尔·索尔, 乌萨穆·努雷基

附属

¹东京理工大学生物科学与生物技术研究生院生物信息系，地址：B34 4259 Nagatsuta-cho，Midori-ku，Yokohama-shi，Kanagawa 226-8501，Japan。

PMID： 19118381
预防性维修识别码： PMC2648862型
内政部： 10.1038/性质07611

摘要

吡咯赖氨酸（Pyl）是第22种天然氨基酸，由UAG基因编码，并通过独特的抑制tRNA（Pyl）插入蛋白质中（参考文献1）。甲烷癌科产生Pyl并表达含有Pyl的甲基转移酶，允许在甲胺上生长。在两种细菌中也发现了同源甲基转移酶和Pyl生物合成和编码机制。Pyl编码由吡咯烷酰-tRNA合成酶（PylRS）维持，该酶催化Pyl-tRNA（Pyl）的形成（参考文献4、5）。Pyl并不是遗传密码的新成员。PylRS已经存在于最后一个普遍的共同祖先中；然后它在利用甲胺作为能源的生物体中持续存在。最近的蛋白质工程研究将非标准氨基酸添加到遗传密码中。该技术依赖于“正交”tRNA合成酶-tRNA对的定向进化，其中一个工程化的氨酰-tRNA合成素（aaRS）用非标准氨基酸特异且专一地酰化正交tRNA。对于派尔来说，大约30亿年前，自然进化过程发展出了这样一个系统。当转化为大肠杆菌时，巴氏甲烷八叠球菌PylRS和tRNA（Pyl）在体内作为正交对发挥作用。这里我们证明了脱硫杆菌PylRS-tRNA（Pyl）在体内外是一对正交的，并给出了这对正交的晶体结构。古老的PylRS-tRNA（Pyl）的出现使蛋白质和tRNA的独特结构特征得以进化。这些结构元素表现出复杂的、专门化的aaRS-tRNA相互作用表面，与任何其他已知的aaRS-tRNA复合物中观察到的表面截然不同；正是这种普遍性质奠定了正交性的分子基础。

PubMed免责声明

数字

图1
整体结构。（a） DhPylRS亚单位a，显示为带状模型，由tRNA结合域1（1.68，蓝色）、催化域（69.96和128.266，米色）、突起域（97.127，黄色）和C末端尾部（267.288，浅绿色）组成，基序2环（160–170）呈红色，Pyl识别环（212–218）呈紫色。（b）二聚体DhPylRS:tRNA^派尔复杂结构，显示为带状模型。不对称单元包含一个PylRS二聚体和两个tRNA^派尔分子；PylRS-A（颜色如面板A所示）、PylS-B（灰色）、tRNA-I（蓝色）和tRNA-II（粉红色）。（c） tRNA的结合^派尔（带状表示）到DhPylRS的表面模型，结构域的颜色如（a）所示。

图2
第一类（a）和第二类（b）tRNA合成酶：tRNA复合物在结构上是一致的。只显示催化核心结构域的单个单体，根据结构相似性进行颜色编码。从受体茎的主沟侧看，tRNA的磷酸骨架轮廓如图所示（tan），tRNA^派尔以紫色显示。在空间填充表示法中，谷氨酰腺苷酸（a）和吡咯烷酰腺苷酸（b）分别突出了I类和II类活性位点囊。由于需要显示两个aaRS家族相对于tRNA的同一方向，小底物部分被蛋白质主干遮挡。

图3
DhPylRS:tRNA^派尔接口。（a）显示通过DhPylRS的模体2环识别CCA末端的视图。（b）显示tRNA识别的视图^派尔DhPylRS的受体螺旋。（c，d）显示tRNA识别的视图^派尔DhPylRS堆芯结合表面的最小堆芯。

图4
PylRS结构的比较：（a）DhPylRS:tRNA^派尔复合物，（b）DhPylRS apo，（c）MmPylRS：Pyl-AMP复合物（PDB代码2zim）。结构根据B因子着色（表示更多[红色]或更少[蓝色]结构动态区域），面板a中标记了四个显示不同结构中构象变化的区域。为了清晰起见，只显示了二聚体的一个亚单位。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

吡咯烷酰-tRNA合成酶/tRNA的更新^派尔遗传代码扩展的对和导数。
龚X，张H，沈Y，傅X。龚X等人。细菌杂志。2023年2月22日；205（2）：e0038522。doi:10.1128/jb.00385-22。Epub 2023年1月25日。细菌杂志。2023 PMID：36695595 免费PMC文章。审查。
tRNA^派尔：结构、功能和应用。
Tharp JM、Ehnbom A、Liu WR。 Tharp JM等人。 RNA生物学。2018;15(4-5):441-452. doi:10.1080/15476286.2017.1356561。Epub 2017年9月13日。 RNA生物学。2018 PMID：28837402 免费PMC文章。审查。
PylSn和吡咯烷酰-tRNA合成酶的同源N末端结构域结合对吡咯烷的遗传编码至关重要的tRNA。
Jiang R，Krzycki JA（日本）。姜瑞等。生物化学杂志。2012年9月21日；287(39):32738-46. doi:10.1074/jbc。M112.396754。Epub 2012年7月31日。生物化学杂志。2012 PMID：22851181 免费PMC文章。
吡咯烷酰-tRNA合成酶的氨基末端结构域在体外是不必要的，但在体内活动需要。
Herring S、Ambrogelly A、Gundllapalli S、O’Donoghue P、Polycarpo CR、Söll D。 Herring S等人。 FEBS信函。2007年7月10日；581(17):3197-203. doi:10.1016/j.febslet.2007.06.004。Epub 2007年6月12日。 FEBS信函。2007 PMID：17582401 免费PMC文章。
吡喃赖氨酸不是在UAG密码子处进行共翻译插入的硬连线。
Ambrogelly A、Gundllapalli S、Herring S、Polycarpo C、Frauer C、Söll D。 Ambrogelly A等人。美国国家科学院院刊2007年2月27日；104(9):3141-6. doi:10.1073/pnas.0611634104。Epub 2007年2月20日。美国国家科学院院刊2007。 PMID：17360621 免费PMC文章。

查看所有类似文章

引用人

非蛋白原单体核糖体翻译工程tRNA。
Sigal M、Matsumoto S、Beattie A、Katoh T、Suga H。 Sigal M等人。《化学评论》2024年5月22日；124(10):6444-6500. doi:10.1021/acs.chemrev.3c00894。Epub 2024年4月30日。化学修订版2024。 PMID：38688034 审查。
哺乳动物细胞中增强的定向进化产生用于非规范氨基酸突变的高效吡咯烷基tRNA。
Jewel D、Kelemen RE、Huang RL、Zhu Z、Sundaresh B、Malley K、Pham Q、Loynd C、Hung Z、van Opijnen T、Chatterjee A。 Jewel D等人。 Angew Chem国际教育英语。2024年2月26日；63（9）：e202316428。doi:10.1002/anie.202316428。Epub 2024年1月26日。 Angew Chem国际教育英语。2024 PMID：38279536
tRNA形状是来自人类肠道的古老吡咯烷酰-tRNA合成酶的一个特征元素。
Krahn N、Zhang J、Melnikov SV、Tharp JM、Villa A、Patel A、Howard RJ、Gabir H、Patel TR、Stetefeld J、Puglishi J、Söll D。 Krahn N等人。《核酸研究》2024年1月25日；52(2):513-524. doi:10.1093/nar/gkad1188。核酸研究2024。 PMID：38100361 免费PMC文章。
五元正交吡咯烷基-tRNA合成酶/tRNA^派尔对。
Beattie AT、Dunkelmann DL、Chin JW。 Beattie AT等人。自然化学。2023年7月；15(7):948-959. doi:10.1038/s41557-023-01232-y。电子出版2023年6月15日。自然化学。2023 PMID：37322102 免费PMC文章。
基于吡咯烷酰-tRNA合成酶的正交翻译系统的重点工程，用于并入各种非标准氨基酸。
Koch NG，Budisa N.公司。 Koch NG等人。方法分子生物学。2023;2676:3-19. doi:10.1007/978-1-0716-3251-2-1。方法分子生物学。2023 PMID：37277621

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Srinivasan G、James CM、Krzycki JA。古生菌中UAG编码的吡咯烷：UAG解码特殊tRNA的充电。科学。2002;296:1459–1462.-公共医学
1. Krzycki JA公司。吡咯烷的直接遗传编码。当前操作微生物。2005;8:706–712.-公共医学
1. Zhang Y，Gladyshev VN。无肠蠕虫Olavius algarvensis共生三角蛋白杆菌中含有21和22个氨基酸、硒代半胱氨酸和吡咯烷的高含量蛋白质。核酸研究2007；35:4952–4963.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Polycarpo C等。一种特异性激活吡咯烷的氨酰-tRNA合成酶。美国国家科学院院刊2004；101:12450–12454.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Blight SK等。体外和体内tRNACUA与吡咯烷直接充电。自然。2004;431:333–335.-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动

关联数据

行动
- 在PubMed中搜索
- 在结构中搜索
行动
- 在PubMed中搜索
- 在结构中搜索

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Srinivasan G、James CM、Krzycki JA。古生菌中UAG编码的吡咯烷：UAG解码特殊tRNA的充电。科学。2002;296:1459–1462.-公共医学

[2] Srinivasan G、James CM、Krzycki JA。古生菌中UAG编码的吡咯烷：UAG解码特殊tRNA的充电。科学。2002;296:1459–1462.-公共医学

[3] Krzycki JA公司。吡咯烷的直接遗传编码。当前操作微生物。2005;8:706–712.-公共医学

[4] Krzycki JA公司。吡咯烷的直接遗传编码。当前操作微生物。2005;8:706–712.-公共医学

[5] Zhang Y，Gladyshev VN。无肠蠕虫Olavius algarvensis共生三角蛋白杆菌中含有21和22个氨基酸、硒代半胱氨酸和吡咯烷的高含量蛋白质。核酸研究2007；35:4952–4963.-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Zhang Y，Gladyshev VN。无肠蠕虫Olavius algarvensis共生三角蛋白杆菌中含有21和22个氨基酸、硒代半胱氨酸和吡咯烷的高含量蛋白质。核酸研究2007；35:4952–4963.-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Polycarpo C等。一种特异性激活吡咯烷的氨酰-tRNA合成酶。美国国家科学院院刊2004；101:12450–12454.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Polycarpo C等。一种特异性激活吡咯烷的氨酰-tRNA合成酶。美国国家科学院院刊2004；101:12450–12454.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Blight SK等。体外和体内tRNACUA与吡咯烷直接充电。自然。2004;431:333–335.-公共医学

[10] Blight SK等。体外和体内tRNACUA与吡咯烷直接充电。自然。2004;431:333–335.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

吡咯烷酰-tRNA合成酶-tRNA（Pyl）结构揭示了正交性的分子基础

附属

吡咯烷酰-tRNA合成酶-tRNA（Pyl）结构揭示了正交性的分子基础

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

关联数据

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

研究材料

其他

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

关联数据

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

研究材料

其他