GIY-YIGヌクレアーゼにおける切断選択性のモジュラー決定因子：ブロックベースDNAシャッフリングと指向性進化による解明

科学分野:

• 分子生物学、遺伝学、生化学

背景:

• GIY-YIGホミングエンドヌクレアーゼは、モジュラー構造を持つ移動遺伝因子です。それらの配列に寛容なDNA切断は、標的部位のスイッチングと適応に不可欠です。

研究 の 目的:

• GIY-YIGヌクレアーゼのDNA切断選択性のモジュラー決定因子を調査すること。構造要素が標的認識と特異性にどのように影響するかを理解すること。

主な方法:

• I-TevIとI-BmoIの間で構造ブロックをシャッフリングすることにより、128個のキメラヌクレアーゼを構築しました。指向性進化を利用して、切断選択性の変化の鍵となる残基を特定しました。構造的変更後のモチーフ選択性の変化を分析しました。

主要な成果:

• αヘリックス1と隣接するループの交換により、ヌクレアーゼモチーフの選択性が変化しました。指向性進化により、切断選択性を再プログラムした残基（R30、K33、E36、C39）が特定されました。工学的に改変されたバリアントは、TNNNGおよびGNNNGモチーフに対する選択性が変化しました。

結論:

• GIY-YIGヌクレアーゼの切断選択性のモジュラーおよび構造的基盤が定義されました。構造サブユニットの組換えは、新しい標的部位への適応を加速することができます。この発見は、GIY-YIGヌクレアーゼを拡張された切断モチーフ選択性に合わせてエンジニアリングすることを支持します。