エシェリキア大腸菌の遺伝子コードをフォスフォセリンで拡張する
Hee-Sung Park1, Michael J Hohn, Takuya Umehara
1Department of Molecular Biophysics and Biochemistry, Yale University, New Haven, CT 06520, USA.
まとめ
研究者らは,Escherichia coli菌株を用いてタンパク質にO-Phosphoserine (Sep) を同翻訳的に組み込むシステムを設計した. これは,タンパク質工学と病気の研究のための遺伝子コードを拡張します.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- 分子生物学は分子生物学である.
- 合成生物学 合成生物学とは
背景:
- O-Phosphoserine (Sep) は,真核生物の中で最も豊富に存在するフォスフォアミノ酸ですが,遺伝的にコードされていません.
- Sepは翻訳後に合成され,合成中にタンパク質に直接組み込まれるのを制限します.
研究 の 目的:
- O-Phosphoserineをタンパク質に特異的に同翻訳的に組み込むためのエンジニアリングシステムを開発する.
- 望ましいタンパク質の位置に Sep 挿入を誘導することで遺伝コードを拡張する.
主な方法:
- Sep受容トランスファーRNA (tRNA(Sep) を含んだEscherichia coli菌株を設計し,その同類のSep-tRNA合成酵素 (SepRS) と設計された延長因子Tu (EF-Sep) を設計した.
- 再設計されたEF-Tuは,品質管理機能を緩和し,Sept-tRNAの結合を容易にしました.
- 合成された活性化ヒトミトゲン活性化ERK活性化キナーゼ1 (MEK1) とコトランスレーションで挿入されたSep残基.
主要な成果:
- UAGコドンによって導かれた,コトランスレーションによるO-Phosphoserineの組み込みが成功裏に実証されました.
- MEK1の正規の位置に1つまたは2つのSep残基の特定の挿入を達成しました (Sep(218),Sep(222).
- 非正規のアミノ酸挿入のための遺伝コードを拡張するシステムの能力を検証しました.
結論:
- 設計されたシステムは,O-Phosphoserineの正確な,サイト固有のコトランスレーションによる組み込みを可能にします.
- この進歩は,タンパク質工学,分子生物学,および疾患研究において広範な応用がある.
- フォスフォタンパク質を直接合成する能力は,タンパク質の機能と調節を研究するための新しい道を開く.
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