改良されたリボソームによってタンパク質にD-アミノ酸の組み込みが強化された
Larisa M Dedkova1, Nour Eddine Fahmi, Serguei Y Golovine
1Departments of Chemistry and Biology, University of Virginia, Charlottesville, VA 22904, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 29, 2003
まとめ
改変されたEscherichia coliのリボソームにより,D-アミノ酸がタンパク質に組み込まれることが可能になる. ディヒドロフォラート還元酵素のような,結果として生成されたいくつかのタンパク質は,完全な機能を保持し,新しいタンパク質工学の可能性を実証しました.
科学分野:
- 分子生物学は分子生物学である.
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- プロテイン工学は,タンパク質の
背景:
- リボソームはタンパク質合成に不可欠であり,遺伝コードを機能性タンパク質に変換します.
- 23SリボソームRNA (rRNA) は,ペプチジルトランスフェラーゼ活性に関与する大きなリボソームサブユニットの重要な成分です.
- 非正規のアミノ酸をタンパク質に組み込むことは,それらの機能的能力を拡張することができます.
研究 の 目的:
- リボソーム機能に対する23S rRNAの特定の領域における突然変異の影響を調査する.
- 改変されたリボソームがD-アミノ酸をタンパク質に組み込むことができるかどうかを判断する.
- D-アミノ酸を特定のタンパク質に組み込むことの機能的影響を評価する.
主な方法:
- マルチコピープラズミドからの改変されたEscherichia coli 23S rRNAの過剰発現により,突然変異したリボソームが生成される.
- 23S rRNAペプチジルトランスフェラーゼセンター (2447-2450) とヘリックス89 (2457-2462) の変異を有するクローンを識別するための変異発生と選択.
- これらの変異したリボソームを用いた細胞フリータンパク質合成システムの準備と,D-アミノ酸がダイヒドロフォラート還元酵素 (DHFR) とのルシフェラーゼに組み込まれる過程の分析.
主要な成果:
- 23S rRNA領域2447-2450および2457-2462の変異が成功裏に導入され,特徴づけられました.
- これらの変異したリボソームから派生した細胞フリー系は,D-メチオニンとD-フェニララニンの標的タンパク質への組み込みが著しく強化されたことを示しました.
- D-アミノ酸の組み込みは,E. coliのDHFRとPhotinus pyralisの火虫ルシフェラーゼの特定の位置で発生しました.
- いくつかの改造されたタンパク質,特に位置10でD-アミノ酸置換を伴うDHFRアナログは,L-アミノ酸の同位体と比較して完全な酵素活性を維持しました.
- 他の位置での置換により,タンパク質の活性が著しく低下しました.
結論:
- 特定の23S rRNA領域の変異により,D-アミノ酸をタンパク質に組み込むことができるリボソームが作られます.
- 組み込まれたD-アミノ酸を含むタンパク質の機能的整合性は位置に依存しています.
- この研究は,非正規のアミノ酸を用いたタンパク質の設計のための新しいアプローチを実証し,潜在的に新しい治療的または工業的な応用につながる可能性があります.
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