オートゴーナルタンパク質ヘテロダイマーのプログラム可能な設計
Zibo Chen1,2,3, Scott E Boyken1,2, Mengxuan Jia4
1Department of Biochemistry, University of Washington, Seattle, WA, USA.
Nature
|December 21, 2018
まとめ
科学者は水素結合を用いて高特異性を持つ新しいタンパク質ヘテロジマーを設計した. この突破は 合成生物学の応用のための 高度な制御論理を可能にします
科学分野:
- 生物化学
- 構造生物学
- 合成生物学
背景:
- タンパク質とタンパク質の相互作用の特異性は通常,一般化するのが難しい脊椎の形状の互補性に依存します.
- コイル・コイル・ヘテロダイマーのような既存の方法は,直角なペアを作るためのモジュラリティを制限しています.
- 特定のタンパク質の相互作用を達成するには,DNAまたはタンパク質-DNAの相互作用とは異なり,モジュール状のサイドチェーンのバリエーションが含まれます.
研究 の 目的:
- タンパク質とタンパク質の相互作用の特異性は,広範囲でモジュール化されたサイドチェーンの水素結合ネットワークによって達成できることを示す.
- 高い特異性と正交性を持つ新しいタンパク質ヘテロジマーを計算的に設計し,実験的に検証する.
- 合成生物学におけるプログラム可能な生物分子相互作用の新たな可能性を探求する.
主な方法:
- クリック生成方程式を使って 制御されたスーパーコイルを備えた 4ヘリクスの背骨を作りました
- ループ設計とシーケンス最適化のためのロゼッタソフトウェアを使用した.
- エシェリキア・コライの設計タンパク質の発現と特徴付け,X線結晶学による構造分析とネイティブ質量スペクトロメトリーによる相互作用分析を含む.
主要な成果:
- 97のタンパク質ヘテロジマーを成功裏に設計し,65は発現時に構成ヘテロジマーを形成した.
- 4つの設計の結晶構造は,計算モデルと設計された水素結合ネットワークの存在を確認しました.
- 細胞環境 (完全正方形の6つのヘテロジマー) とin vitroで高い正方性を示し,設計されたペアはデナチュレーションと再アニリング後に好ましい結合を示しています.
結論:
- 広範でモジュラーなサイドチェーンの水素結合ネットワークは,タンパク質とタンパク質の相互作用に高い特異性を与えることができます.
- 開発された計算および実験的アプローチにより,正交のタンパク質ヘテロダイマーを設計することができます.
- この能力は合成生物学における複雑なタンパク質ベースの制御論理の道を開き,プログラム可能なバイオ分子相互作用のレパートリーを拡張します.
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