跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2020:48:351-395.
doi:10.1016/bs.enz.2020.06.004。 Epub 2020年9月8日。

用于合成生物学的氨基酰-tRNA合成酶工程

娜塔莉·克拉恩 1, 杰弗瑞·M·塔普 1, 阿娜·克伦科维奇 1, 迪特尔·索尔 2
附属公司

用于合成生物学的氨基酰-tRNA合成酶工程

娜塔莉·克拉恩等。 酶. 2020.

摘要

在合成生物学的广阔领域中，遗传代码扩展（GCE）技术能够创建具有扩展氨基酸组的蛋白质。这对于治疗学、生物修复和生物催化的应用可能是无价的。GCE的核心是氨酰-tRNA合成酶（aaRS），因为它们将非标准氨基酸（ncAA）与其同源tRNA连接，从而使ncAA并入核糖体上的蛋白质中。ncAA-acylating aaRS及其tRNA不应与宿主中的20个天然aaRS和tRNA发生交叉反应，即它们需要作为一个正交翻译系统发挥作用。所有当前的正交aaRS•tRNA对都是由天然分子设计而成，以改变aaRS的氨基酸特异性或将tRNA分配给选择的释放密码子。在这里，我们讨论了正交性在GCE中的重要性，以及用于创建设计器aaRS和tRNA的实验室技术，并概述了用于GCE的正交aaRS•tRNA对。

关键词：氨酰-tRNA合成酶；进化；遗传密码扩展；非氨基酸；抑制器；合成生物学；tRNA。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
从氨基酸（AA）到tRNA的正交性要求。一个完全正交的翻译系统不能在任何水平上串扰。
图2
图2
aaRS选择的总体方案。在第一轮选择中，aaRS文库与含有正交tRNA抑制因子（tRNA）的质粒共同转化CUA公司)和报告基因(猫). 当tRNA与ncAA和cAA均酰化时，氯霉素（Cm）可能会抑制生长。存活克隆被分离出来，并与第二个报告质粒共同转化，该报告质粒含有带有两个终止密码子的有毒基因（barnase）。在没有ncAA的情况下，只选择那些不便于使用cAA进行读操作的克隆。
图3
图3
（A） 的结构我-赖氨酸和我-吡咯烷。（B） C端的结构(左边)和N端子(正确的)PylRS的域来自马赛先生。（PDB:2Q7H，5UD5）[15,35]。（C） N终端的组织(pylSn公司)和C端子(pylSc公司)来自三个定义类（VL=变量链接器）的PylRS域。
图4
图4
（A） tRNA的三叶结构派尔从M.mazei、D.hafniense、，和“Ca.M.alvus”。（B） PylRS C端域的结构D.哈夫宁与tRNA复合派尔这两种酶单体分别呈灰色和褐红色。芯结合表面高亮显示为红色（PDB:2ZNI）[51]。（C） PylRS N端域的结构马赛先生与tRNA复合派尔.tRNA的可变环派尔突出显示为红色（PDB:5UD5）[15]。
图5
图5
的结构嗯PylRS与腺苷酸化Pyl（PDB:2Q7H）的络合物[35]。显示了控制底物识别的氢键。
图6
图6
野生型PylRS和Tyr306Ala/Tyr384Phe突变体识别的代表性赖氨酸衍生物。
图7
图7
Asn346Ala/Cys348Ala识别的苯丙氨酸衍生物嗯PylRS突变体。
图8
图8
tRNA的二级结构提尔从大肠杆菌和詹纳西伊先生强调表明两者正交的同一元素。詹纳西伊先生tRNA提尔进一步突变以有效抑制琥珀色并增强大肠杆菌。mut中的差异Mj公司tRNA提尔CUA公司从Mj公司tRNA提尔以红色突出显示。
图9
图9
（A） 的域结构Mj公司TyrRS.（B）相互作用Mj公司TyrRS二聚体，含两个Mj公司tRNA提尔分子（PDBID:1J1U）[103]。仔细观察受体茎（上框）和反密码环（下框），可以看到Mj公司TyrRS（栗色）和Mj公司tRNA提尔（绿色）参与互动。
图10
图10
可通过工程合成的酪氨酸衍生物子集Mj公司TyrRS变型。
图11
图11
（A）野生型基板装订袋Mj公司TyrRS绑定到我-酪氨酸（PDB:1J1U）[103]，（B）Mj公司TyrRS变体设计用于结合第页-BrPhe（PDB:2AG6）[117]和（C）Mj公司设计用于与NpAla（PDB:1ZH0）结合的TyrRS变体[117]。
图12
图12
GCE中使用的非标准氨基酸Ec公司LeuRS公司(73–75)和Sc公司TrpRS公司(76,77).
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

  • 利用残基特异性非标准氨基酸掺入的工程蛋白质和材料。
    Majekoduni T、Britton D、Montclare JK。 Majekodumi T等人。 《化学评论》2024年8月14日；124(15):9113-9135. doi:10.1021/acs.chemrev.3c00855。Epub 2024年7月15日。 化学修订版2024。 PMID：39008623 免费PMC文章。 审查。
  • 生物催化中的非正则氨基酸。
    Birch-Price Z、Hardy FJ、Lister TM、Kohn AR、Green AP。 Birch-Price Z等人。 《化学评论》，2024年7月24日；124(14):8740-8786. doi:10.1021/acs.chemrev.4c00120。Epub 2024年7月3日。 化学修订版2024。 PMID：38959423 免费PMC文章。 审查。
  • 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。
  • 硒蛋白的生物合成、工程和输送。
    Wright DE、O’Donoghue P。 Wright DE等人。 国际分子科学杂志。2023年12月22日；25(1):223. doi:10.3390/ijms25010223。 国际分子科学杂志。2023 PMID：38203392 免费PMC文章。 审查。
  • 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。
查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Cavarelli J，Moras D，通过氨酰-tRNA合成酶识别tRNA，FASEB J.7（1）（1993）79-86。-公共医学
    1. Giege R、Sissler M、Florentz C，tRNA鉴定的普遍规则和特殊特征，《核酸研究》26（22）（1998）5017-5035。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Reynolds NM，Vargas Rodriguez O，Söll D，CrnkovićA，tRNA在遗传密码扩展中的中心作用，生物化学。生物物理学。1861年《普通学报》（11 Pt.B）（2017）3001–3008。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Melnikov SV，Söll D，氨基酰-tRNA合成酶和tRNAs用于扩展遗传密码：是什么使它们正交？《国际分子科学杂志》20（8）（2019）1929。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Wang L，Schultz PG，生成正交tRNAs的一般方法，化学。《生物》8（9）（2001）883–890。-公共医学

LinkOut-更多资源