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Proofreading01:31

Proofreading

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Synthesis of new DNA molecules is carried out by the enzyme DNA polymerase, which adds nucleotides on the daughter strand complementary to the template DNA strand. DNA polymerase has a higher affinity to add the correct base and ensures fidelity during DNA replication. Furthermore,  it exhibits proofreading activity during replication, using an exonuclease domain that cuts off incorrect nucleotides from the nascent DNA strand.
Errors During Replication are Corrected by the DNA Polymerase...
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Proofreading01:43

Proofreading

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Translesion DNA Polymerases02:10

Translesion DNA Polymerases

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Translesion (TLS) polymerases rescue stalled DNA polymerases at sites of damaged bases by replacing the replicative polymerase and installing a nucleotide across the damaged site. Doing so, TLS allows additional time for the cell to repair the damage before resuming regular DNA replication.
TLS polymerases are found in all three domains of life - archaea, bacteria, and eukaryotes. Of the different classes of TLS polymerases, members of the Y family are fitted with specialized structures that...
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PCR01:32

PCR

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The Replisome03:01

The Replisome

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DNA replication is carried out by a large complex of proteins that act in a coordinated matter to achieve high-fidelity DNA replication. Together this complex is known as the DNA replication machinery or the replisome.
The synthesis of the leading and lagging strands is a highly coordinated process. To explain this, the “Trombone model” was proposed by Bruce Alberts in 1980. The DNA loop formation starts when a primer is synthesized on the parent lagging strand. The loop grows with...
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Lagging Strand Synthesis01:59

Lagging Strand Synthesis

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During replication, the complementary strands in double-stranded DNA are synthesized at different rates. Replication first begins on the leading strand. Replication starts later, occurs more slowly, and proceeds discontinuously on the lagging strand.
There are several major differences between synthesis of the leading strand and synthesis of the lagging strand. 1) Leading strand synthesis happens in the direction of replication fork opening, whereas lagging strand synthesis happens in the...
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ロックされた核酸配列のエンコードとデコードのための高プロセシビティと精度のDNAポリメラーゼ変種

Hidekazu Hoshino1,2, Yuuya Kasahara1,2, Masayasu Kuwahara3

  • 1National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition, 7-6-8 Saito-Asagi, Ibaraki, Osaka 567-0085, Japan.

Journal of the American Chemical Society
|December 11, 2020
PubMed
まとめ

研究者らは,有望な治療性分子であるロックされた核酸 (LNA) を効率的に合成し,転写するためにKOD DNAポリメラーゼの変種を設計した. これらのエンジニアリングされたポリメラーゼは,新しいLNAアプタマーと触媒の作成を可能にし,核酸治療を進める.

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科学分野:

  • 生物化学
  • 分子生物学
  • バイオテクノロジー

背景:

  • クセノビオティック核酸 (XNA) は,治療的な可能性を持つ化学的に改変されたDNAとRNAの類型である.
  • ロックされた核酸 (LNA) は有望なXNAですが,その治療開発は効率的な合成と逆転写ツールの欠如によって妨げられています.
  • LNAアプタマーおよび触媒開発の既存の方法は,DNAからLNAの合成およびLNAからDNAの逆転写のための特殊なポリメラーゼを必要とします.

研究 の 目的:

  • 効率的なLNA合成 (エンコーディング) と逆転転写 (デコーディング) を可能にするエンジニアリングされたDNAポリメラーゼを開発する.
  • LNAベースの治療薬を作るためのKOD DNAポリメラーゼの性能を向上させる.
  • 長いLNA配列の合成を可能にし,2'-O-メチル (2'-OMe) などの一般的な治療改変に対応する.

主な方法:

  • タンパク質工学を導くためのKOD DNAポリメラーゼの構造分析.
  • KOD DNAポリメラーゼのLNA解読とエンコーディングの変種を作成するためのサイト指向型変異.
  • キロベース長 LNA と LNA アプタマーの SELEX の合成を含む,エンジニアリングされたポリマーゼの効率性,精度,および基板受容性の実験的検証.

主要な成果:

  • KOD DGLNK (DNA → LNA) とKOD DLK (LNA → DNA) という2つのKOD DNAポリメラーゼの変種が成功裏に設計されました.
  • 両方の変種は,LNA合成と逆転写の効率と精度が大幅に向上したことを示した.
  • キロ塩基長なLNAはKOD DGLNKを用いて合成され,その変種は治療用途に不可欠な2'-O-メチル改変を受け入れた.

結論:

  • エンジニアリングされたKOD DNAポリメラーゼ変種は,LNA合成と逆転写のための強力なツールを提供します.
  • これらの変種は,以前の制限を克服し,新しいLNAアプタマーと触媒の開発を促進します.
  • 開発された技術は,天然のDNAやRNAとは異なる分子を作ることを可能にすることで,XNA治療の分野を前進させています.