address2arrow-email-sendarrow-rightbtn-right-arrowbubbleclosecomment-arrow-answerenvelopeeyefriendshamburgerheartHeart copy 26heart-emptyhomehumanlikelk-bubblelk-eyeHeart copy 26lk-pencilloginnav-editnav-eyenav-newsnav-starnav-userloginnext-arrow-rightpagination-lastpagination-nextShape 19 copysearchstarstar-fulluserBriefcaseCard
9 Августа, 2018

Новая технология расширит генетический код бактерий и эукариот

Химики Бостонского колледжа разработали новую технологию направленной эволюции аминоацил-тРНК-синтетаз в E. coli. Это первая удачная попытка расширить спектр неканонических аминокислот, включаемых сайт-направленно в белки как прокариот, так и эукариот in vivo.

Синтез полипептидной цепи с неканоническим аминокислотным остатком. Credit: http://2015.igem.org/Team:TU_Eindhoven/Project/Expression_System

Синтез полипептидной цепи с неканоническим аминокислотным остатком. Credit: http://2015.igem.org/Team:TU_Eindhoven/Project/Expression_System

Подготовил Александр Колесников

Сайт-направленная модификация белков неканоническими аминокислотами открыла огромные возможности для изучения поведения макромолекул in vivo. С ее помощью можно, к примеру, вводить в белок, находящийся в живой клетке, флуоресцентную или иную метку либо пришивать белок к другому белку или иной макромолекуле строго определенным образом. Неудивительно, что спрос на возможность специфически модифицировать различные (а в идеале все имеющиеся) аминокислоты, весьма высок.

Включение неканонической аминокислоты в белковую молекулу обеспечивает искусственно модифицированная аминоацил-тРНК-синтетаза. Этот фермент работает в паре с супрессорной тРНК, которая распознает, как правило, амбер-кодон UAG, искусственно введенный в последовательность белка-мишени. В норме данный кодон отвечает за терминацию трансляции, однако при введении в клетку ДНК, кодирующей пару «супрессорная тРНК – тРНК-синтетаза», вместо терминации происходит включение неканонического аминокислотного остатка.

До сих пор исследователи главным образом работали с двумя тРНК-синтетазами из архебактерий, не имевшими аналогов в Ecoli. Однако они в большинстве случаев были непригодны для использования в эукариотах. Чтобы «обучить» синтетазу включению различных неканонических аминокислот, ее необходимо подвергнуть искусственной эволюции в Ecoli. Ключевая проблема здесь — отсутствие системы, в которой бактерия сохраняла бы жизнеспособность и при этом обеспечивала бы возможность направленной эволюции тРНК-синтетазы, включающей ту или иную неканоническую аминокислоту и пригодной для использования в эукариотах.

Исследователи из Бостонского колледжа смогли создать такую систему, заменив в Ecoli ее собственную тирозиновую тРНК-синтетазу на тирозиновую синтетазу архебактерии. Задача оказалась технически нетривиальной, но в итоге включать неканонические аминокислоты в белки «научились» собственные тРНК-синтетазы кишечной палочки, которые являются биоортогональными для эукариот. Построенный алгоритм замены и последующей направленной эволюции синтетаз оказался очень эффективным. Исследователи ожидали значительных трудностей при замене пары «тРНК-синтетаза», однако это удалось сделать. Теперь можно говорить о разработке полномасштабной технологии для введения различных неканонических аминокислот в белки эукариот.

Данный результат поможет значительно расширить знания о функционировании белковых молекул в клетках. Прикрепить флуоресцентный или иной маячок к белковой молекуле в живой клетке методами традиционной белковой химии невозможно: включение зонда будет неспецифическим, он попадет в различные белки, а также может инактивировать белок-мишень. Но если создать белок с неканонической аминокислотой в определенной позиции, а затем связать именно эту аминокислоту с оптической меткой, таких проблем не возникнет. Достижения «биоортогональной» химии, в частности, клик-химии, обеспечивают абсолютную селективность включения метки в модифицированный аминокислотный остаток.

Источник

Italia J. S. et al. //Resurrecting the Bacterial Tyrosyl-tRNA Synthetase/tRNA Pair for Expanding the Genetic Code of Both E. coli and Eukaryotes.// Cell Chemical Biology (2018), DOI: 10.1016/j.chembiol.2018.07.002

155
0
Лидеры мнений
Лидеры отрасли
  • FUTURE
    13
САМЫЕ ОБСУЖДАЕМЫЕ ТЕМЫ ФОРУМА
Поиск материалов по тегам