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研究实现正交氨酰-tRNA合成酶与tRNA对的快速发现和进化
2020-04-19 23:11

英国剑桥大学Jason W. Chin研究组实现对正交氨酰-tRNA合成酶与tRNA对的快速发现和进化。这一研究成果于2020年4月13日在线发表在国际学术期刊《自然—生物技术》上。

据研究人员介绍,通过扩增细胞的遗传密码来把非经典的氨基酸整合到蛋白质中存在一个关键的难点,即发现更多的氨酰-tRNA合成酶(aaRS)与tRNA对(在氨酰化特异性上是正交的)。

研究人员从数百万个序列中计算候选正交tRNA,并开发出一种快速、可扩展的方法,被称为tRNA延伸(tREX),其可确定tRNA的体内氨酰化状态。使用tREX,研究人员在大肠杆菌中测试了243个候选tRNA,并鉴定了71个正交tRNA,涵盖16种同型受体和23个功能性正交tRNA同源aaRS对。
 
他们发现五个正交对,包括三个高度活跃的琥珀色抑制剂,并进化出两个新的氨基酸底物特异性。
 
最后,研究人员使用tREX来表征了64种正交合成酶-正交tRNA特异性的矩阵。这项工作扩大了可用于遗传密码扩展的正交对的数量,并为发现其他正交对提供了一种方案,也为编码非经典生物高分子的细胞合成提供了基础。
 
附:英文原文

Title: Rapid discovery and evolution of orthogonal aminoacyl-tRNA synthetase–tRNA pairs

Author: Daniele Cervettini, Shan Tang, Stephen D. Fried, Julian C. W. Willis, Louise F. H. Funke, Lucy J. Colwell, Jason W. Chin

Issue&Volume: 2020-04-13

Abstract: A central challenge in expanding the genetic code of cells to incorporate noncanonical amino acids into proteins is the scalable discovery of aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS)–tRNA pairs that are orthogonal in their aminoacylation specificity. Here we computationally identify candidate orthogonal tRNAs from millions of sequences and develop a rapid, scalable approach—named tRNA Extension (tREX)—to determine the in vivo aminoacylation status of tRNAs. Using tREX, we test 243 candidate tRNAs in Escherichia coli and identify 71 orthogonal tRNAs, covering 16 isoacceptor classes, and 23 functional orthogonal tRNA–cognate aaRS pairs. We discover five orthogonal pairs, including three highly active amber suppressors, and evolve new amino acid substrate specificities for two pairs. Finally, we use tREX to characterize a matrix of 64 orthogonal synthetase–orthogonal tRNA specificities. This work expands the number of orthogonal pairs available for genetic code expansion and provides a pipeline for the discovery of additional orthogonal pairs and a foundation for encoding the cellular synthesis of noncanonical biopolymers.

DOI: 10.1038/s41587-020-0479-2

Source: https://www.nature.com/articles/s41587-020-0479-2

 

Nature Biotechnology:《自然—生物技术》,创刊于1996年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:68.164
官方网址:https://www.nature.com/nbt/
投稿链接:https://mts-nbt.nature.com/cgi-bin/main.plex


本期文章:《自然—生物技术》:Online/在线发表

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