Značka HUH - HUH-tag
HUH endonukleázy (HUH-tagy) jsou sekvenčně specifické jednovláknové DNA (ssDNA) vazebné proteiny pocházející z mnoha druhů bakterií a virů.[1] Virové HUH endonukleázy jsou přirozeně zapojeny do iniciace replikace postupného kruhu zatímco ty bakteriálního původu iniciují bakteriální konjugace. V biotechnologii je lze použít k vytvoření vazeb protein-DNA,[2] podobný jiným metodám, jako je Značka SNAP. Přitom vytvoří 5 ' kovalentní vazba mezi ssDNA a proteinem. HUH endonukleázy mohou být tavený s jinými bílkovinami nebo jako proteinové značky.
Typy endonukleáz HUH
HUH endonukleázy jsou obecně rozděleny do dvou kategorií enzymy: proteiny iniciátoru replikace (Rep) nebo relaxase / mobilizační proteiny. Oba obsahují malé proteinové domény, které rozpoznávají sekvenčně specifické počátky replikace nebo původ převodu na kterém místě přezdívají DNA. Nickingová doména Reps má tendenci být menší, řádově 10-20 kDa, zatímco nickingové domény z relaxas jsou větší, zhruba o velikosti 20-40 kDa.[2]
Režim akce
HUH endonukleázy mají obecně dvě histidin (H) zbytky v Aktivní stránky koordinaci kovu kation (Mg2+ nebo Mn2+ ), který interaguje s fosfátovou kostrou DNA. To umožňuje a nukleofilní útok, nejčastěji aktivovaným tyrosin scissilního fosfátu v páteři DNA, generující 5 'kovalentní vazbu se ssDNA. Na rozdíl od jiných přístupů DNA-proteinová vazba k této reakci dochází za okolních podmínek a nevyžaduje žádné další modifikace. Rentgenová krystalografie a NMR struktury poskytly vhled do sekvenční specificity vazby DNA.[3][4]
Aplikace
- MobA relaxase začleněna do virová kapsida z Virus spojený s adeno spojit konjugát DNA-protilátka k cílení viru na specifické typy buněk[5]
- PCV2 Rep protein fúzovaný na Cas9 kovalentně propojit šablonu pro opravu DNA s Cas9, což má za následek zvýšení homologicky řízená oprava v lidských buňkách[6]
- Podobně jako výše zmíněný přístup, Agrobacterium VirD2 relaxase fúzovaný s Cas9 umožňující spojení šablony pro opravu DNA ke zvýšení homologně řízené opravy v rostlinách[7]
- PCV2 Rep protein fúzovaný s Částice podobné elastinu (ELP) spojené s a Mucin-1 DNA aptamer dodávat léky do rakovinných buněk[8]
- TraI, MobA a TrwC relaxasy používané při ortogonální montáži DNA nanostruktury[9]
- PCV2 Rep protein fúzovaný s luciferáza spojené s detekovanými aptamery DNA trombin úrovně ve vzorku[10]
Reference
- ^ Chandler, Michael; de la Cruz, Fernando; Dyda, Fred; Hickman, Alison B .; Moncalian, Gabriel; Ton-Hoang, Bao (08.07.2013). „Rozbíjení a spojování jednovláknové DNA: nadrodina endonukleázy HUH“. Příroda Recenze Mikrobiologie. 11 (8): 525–538. doi:10.1038 / nrmicro3067. ISSN 1740-1526. PMC 6493337. PMID 23832240.
- ^ A b Lovendahl, Klaus N .; Hayward, Amanda N .; Gordon, Wendy R. (2017-05-24). „Sekvenčně zaměřené kovalentní vazby protein – DNA v jednom kroku pomocí HUH-tagů“. Journal of the American Chemical Society. 139 (20): 7030–7035. doi:10.1021 / jacs.7b02572. ISSN 0002-7863. PMC 5517037. PMID 28481515.
- ^ Vega-Rocha, Susana; Byeon, In-Ja L .; Gronenborn, Bruno; Gronenborn, Angela M .; Campos-Olivas, Ramón (2007). "Struktura řešení, dvojmocný kov a DNA vázající endonukleázovou doménu z proteinu iniciace replikace z prasatového circoviru 2". Journal of Molecular Biology. 367 (2): 473–487. doi:10.1016 / j.jmb.2007.01.002. ISSN 0022-2836. PMID 17275023.
- ^ Everett, Blake A .; Litzau, Lauren A .; Tompkins, Kassidy; Shi, Ke; Nelson, Andrew; Aihara, Hideki; Evans Iii, Robert L .; Gordon, Wendy R. (01.12.2019). "Krystalová struktura domény Rep Wheat trpasličího viru". Acta Crystallographica oddíl F. 75 (Pt 12): 744–749. doi:10.1107 / S2053230X19015796. ISSN 2053-230X. PMC 6891580. PMID 31797816.
- ^ Zdechlik, Alina C .; On, Yungui; Aird, Eric J .; Gordon, Wendy R .; Schmidt, Daniel (06.12.2019). "Programovatelné shromáždění adeno-asociovaných virů a protilátek pro dodávání genů zprostředkovaných receptory". Chemie biokonjugátu. 31 (4): 1093–1106. doi:10.1021 / acs.bioconjchem.9b00790. ISSN 1043-1802. PMID 31809024.
- ^ Aird, Eric J .; Lovendahl, Klaus N .; Martin, Amber St; Harris, Reuben S .; Gordon, Wendy R. (2018-05-31). „Zvýšení efektivity opravy zprostředkované homologií Cas9 prostřednictvím kovalentního vázání šablony pro opravu DNA“. Komunikační biologie. 1 (1): 54. doi:10.1038 / s42003-018-0054-2. ISSN 2399-3642. PMC 6123678. PMID 30271937.
- ^ Ali, Zahir; Shami, Ashwag; Sedeek, Khalid; Kamel, Radwa; Alhabsi, Abdulrahman; Tehseen, Muhammad; Hassan, Norhan; Butt, Haroon; Kababji, Ahad; Hamdan, Samir M .; Mahfouz, Magdy M. (2020-01-23). „Fúze endonukleázy Cas9 a relaxázy VirD2 umožňuje homologně řízenou opravu pro přesné genomové inženýrství v rýži“. Komunikační biologie. 3 (1): 44. doi:10.1038 / s42003-020-0768-9. ISSN 2399-3642. PMC 6978410. PMID 31974493.
- ^ Guo, Wei; Mashimo, Yasumasa; Kobatake, Eiry; Mie, Masayasu (2020-03-16). „Konstrukce nanočástic zobrazujících DNA pomocí enzymatické konjugace DNA a polypeptidů podobných elastinu pomocí proteinu iniciace replikace“. Nanotechnologie. 31 (25): 255102. doi:10.1088 / 1361-6528 / ab8042. ISSN 0957-4484. PMID 32176872.
- ^ Sagredo, Sandra; Pirzer, Tobias; Aghebat Rafat, Ali; Goetzfried, Marisa A .; Moncalian, Gabriel; Simmel, Friedrich C .; de la Cruz, Fernando (2016). „Sestavení ortogonálních proteinů na DNA nanostrukturách pomocí relaxáz“. Angewandte Chemie International Edition. 55 (13): 4348–4352. doi:10.1002 / anie.201510313. ISSN 1521-3773. PMC 5067690. PMID 26915475.
- ^ Mie, Masayasu; Niimi, Takahiro; Mashimo, Yasumasa; Kobatake, Eiry (01.01.2019). „Konstrukce konjugátů DNA-NanoLuc luciferáza pro sendvičový test na bázi DNA aptameru s použitím proteinu Rep“. Biotechnologické dopisy. 41 (3): 357–362. doi:10.1007 / s10529-018-02641-7. ISSN 0141-5492. PMID 30603832.