HUH-тег - HUH-tag

Связывание общей эндонуклеазы HUH с одноцепочечной ДНК.

HUH эндонуклеазы (HUH-теги) одноцепочечные, специфичные для последовательности ДНК (оцДНК) связывающие белки происходящие из многочисленных видов бактерий и вирусов.^[1] Вирусные эндонуклеазы HUH естественным образом участвуют в инициации репликация катящегося круга в то время как бактериального происхождения инициируют бактериальная конъюгация. В биотехнологии их можно использовать для создания связей белок-ДНК,^[2] сродни другим методам, таким как SNAP-тег. При этом они создают 5 ' Ковалентная связь между оцДНК и белком. Эндонуклеазы HUH могут быть сплавлен с другими белками или используется как белковые теги.

Типы эндонуклеаз HUH

Эндонуклеазы HUH в целом делятся на две категории: ферменты: белки инициатора репликации (Rep) или релаксаза / мобилизация белков. Оба они содержат небольшие белковые домены, которые распознают специфичные для последовательности истоки репликации или происхождение перевода на каком сайте они зарубают ДНК. Никинг-домен у Reps имеет тенденцию быть меньше, порядка 10-20 кДа, в то время как никинг-домен у релаксаз больше, примерно 20-40 кДа.^[2]

Способ действия

Эндонуклеазы HUH обычно имеют два гистидин (H) остатки в активный сайт координация металла катион (Mg²⁺ или Mn²⁺ ), который взаимодействует с фосфатным остовом ДНК. Это позволяет нуклеофильная атака, чаще всего, активированным тирозин ножничного фосфата в основной цепи ДНК, образуя 5'-ковалентную связь с оцДНК. В отличие от других подходов к связыванию ДНК-белка, эта реакция происходит в условиях окружающей среды и не требует каких-либо дополнительных модификаций. Рентгеновская кристаллография и ЯМР структуры предоставили понимание специфичности последовательности связывания ДНК.^[3]^[4]

Механизм реакции WDV Rep нуклеофильной атаки на основу ДНК.

Приложения

MobA релаксаза, включенная в вирусный капсид из Аденоассоциированный вирус для связывания конъюгата ДНК-антитело для нацеливания вируса на определенные типы клеток^[5]
PCV2 Реп-белок слит с Cas9 ковалентно связать матрицу репарации ДНК с Cas9, что приводит к увеличению гомологически направленный ремонт в клетках человека^[6]
Подобно упомянутому выше подходу, Агробактерии VirD2 релаксаза слит с Cas9, что позволяет связывать матрицу репарации ДНК для увеличения гомологически направленной репарации у растений^[7]
PCV2 Rep белок, слитый с Эластиноподобные частицы (ELP) связаны с Муцин-1 ДНК аптамер доставлять лекарства к раковым клеткам^[8]
Релаксазы TraI, MobA и TrwC, используемые в ортогональной сборке на Наноструктуры ДНК^[9]
PCV2 Rep белок, слитый с люцифераза связаны с ДНК-аптамерами, которые обнаруживают тромбин уровни в образце^[10]

использованная литература

^ Чендлер, Майкл; де ла Крус, Фернандо; Дайда, Фред; Хикман, Элисон Б.; Монкалян, Габриэль; Тон-Хоанг, Бао (2013-07-08). «Разрыв и соединение одноцепочечной ДНК: суперсемейство эндонуклеаз HUH». Обзоры природы Микробиология. 11 (8): 525–538. Дои:10.1038 / nrmicro3067. ISSN 1740-1526. ЧВК 6493337. PMID 23832240.
^ ^а ^б Lovendahl, Klaus N .; Хейворд, Аманда Н .; Гордон, Венди Р. (24 мая 2017 г.). «Последовательно-направленные ковалентные связи белок-ДНК за один этап с использованием HUH-тегов». Журнал Американского химического общества. 139 (20): 7030–7035. Дои:10.1021 / jacs.7b02572. ISSN 0002-7863. ЧВК 5517037. PMID 28481515.
^ Вега-Роча, Сусана; Byeon, In-Ja L .; Гроненборн, Бруно; Gronenborn, Angela M .; Кампос-Оливас, Рамон (2007). «Структура раствора, двухвалентный металл и связывание ДНК эндонуклеазного домена из белка инициации репликации из свиного цирковируса 2». Журнал молекулярной биологии. 367 (2): 473–487. Дои:10.1016 / j.jmb.2007.01.002. ISSN 0022-2836. PMID 17275023.
^ Эверетт, Блейк А .; Litzau, Lauren A .; Томпкинс, Кэссиди; Ши, Кэ; Нельсон, Эндрю; Айхара, Хидеки; Эванс III, Роберт Л .; Гордон, Венди Р. (01.12.2019). «Кристаллическая структура Rep домена вируса карликов пшеницы». Acta Crystallographica Раздел F. 75 (Пт 12): 744–749. Дои:10.1107 / S2053230X19015796. ISSN 2053–230X. ЧВК 6891580. PMID 31797816.
^ Здечлик, Алина Ц .; Он, Юнгуи; Эйрд, Эрик Дж .; Гордон, Венди Р .; Шмидт, Даниэль (2019-12-06). «Программируемая сборка композитов адено-ассоциированный вирус – антитело для доставки генов, опосредованной рецептором». Биоконъюгат Химия. 31 (4): 1093–1106. Дои:10.1021 / acs.bioconjchem.9b00790. ISSN 1043-1802. PMID 31809024.
^ Эйрд, Эрик Дж .; Lovendahl, Klaus N .; Мартин, Эмбер-стрит; Harris, Reuben S .; Гордон, Венди Р. (31.05.2018). «Повышение Cas9-опосредованной гомологически направленной эффективности репарации посредством ковалентного связывания матрицы репарации ДНК». Биология коммуникации. 1 (1): 54. Дои:10.1038 / с42003-018-0054-2. ISSN 2399-3642. ЧВК 6123678. PMID 30271937.
^ Али, Захир; Шами, Ашваг; Седик, Халид; Камель, Радва; Альхабси, Абдулрахман; Техсин, Мухаммад; Хасан, Норхан; Батт, Харун; Кабабджи, Ахад; Hamdan, Samir M .; Махфуз, Магди М. (23 января 2020 г.). «Слияние эндонуклеазы Cas9 и релаксазы VirD2 облегчает гомологически направленную репарацию для точной геномной инженерии риса». Биология коммуникации. 3 (1): 44. Дои:10.1038 / с42003-020-0768-9. ISSN 2399-3642. ЧВК 6978410. PMID 31974493.
^ Го, Вэй; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри; Мие, Масаясу (16.03.2020). «Создание наночастиц, отображающих ДНК, путем ферментативной конъюгации ДНК и эластиноподобных полипептидов с использованием белка инициации репликации». Нанотехнологии. 31 (25): 255102. Дои:10.1088 / 1361-6528 / ab8042. ISSN 0957-4484. PMID 32176872.
^ Сагредо, Сандра; Пирзер, Тобиас; Агебат Рафат, Али; Goetzfried, Marisa A .; Монкалян, Габриэль; Зиммель, Фридрих С .; де ла Крус, Фернандо (2016). «Ортогональная сборка белка на наноструктурах ДНК с использованием релаксаз». Angewandte Chemie International Edition. 55 (13): 4348–4352. Дои:10.1002 / anie.201510313. ISSN 1521-3773. ЧВК 5067690. PMID 26915475.
^ Мие, Масаясу; Ниими, Такахиро; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри (2019-01-03). «Создание конъюгатов ДНК-люцифераза NanoLuc для сэндвич-анализа на основе ДНК-аптамеров с использованием белка Rep». Письма о биотехнологии. 41 (3): 357–362. Дои:10.1007 / s10529-018-02641-7. ISSN 0141-5492. PMID 30603832.

[1] Чендлер, Майкл; де ла Крус, Фернандо; Дайда, Фред; Хикман, Элисон Б.; Монкалян, Габриэль; Тон-Хоанг, Бао (2013-07-08). «Разрыв и соединение одноцепочечной ДНК: суперсемейство эндонуклеаз HUH». Обзоры природы Микробиология. 11 (8): 525–538. Дои:10.1038 / nrmicro3067. ISSN 1740-1526. ЧВК 6493337. PMID 23832240.

[:0-2] а ^б Lovendahl, Klaus N .; Хейворд, Аманда Н .; Гордон, Венди Р. (24 мая 2017 г.). «Последовательно-направленные ковалентные связи белок-ДНК за один этап с использованием HUH-тегов». Журнал Американского химического общества. 139 (20): 7030–7035. Дои:10.1021 / jacs.7b02572. ISSN 0002-7863. ЧВК 5517037. PMID 28481515.

[3] Вега-Роча, Сусана; Byeon, In-Ja L .; Гроненборн, Бруно; Gronenborn, Angela M .; Кампос-Оливас, Рамон (2007). «Структура раствора, двухвалентный металл и связывание ДНК эндонуклеазного домена из белка инициации репликации из свиного цирковируса 2». Журнал молекулярной биологии. 367 (2): 473–487. Дои:10.1016 / j.jmb.2007.01.002. ISSN 0022-2836. PMID 17275023.

[4] Эверетт, Блейк А .; Litzau, Lauren A .; Томпкинс, Кэссиди; Ши, Кэ; Нельсон, Эндрю; Айхара, Хидеки; Эванс III, Роберт Л .; Гордон, Венди Р. (01.12.2019). «Кристаллическая структура Rep домена вируса карликов пшеницы». Acta Crystallographica Раздел F. 75 (Пт 12): 744–749. Дои:10.1107 / S2053230X19015796. ISSN 2053–230X. ЧВК 6891580. PMID 31797816.

[5] Здечлик, Алина Ц .; Он, Юнгуи; Эйрд, Эрик Дж .; Гордон, Венди Р .; Шмидт, Даниэль (2019-12-06). «Программируемая сборка композитов адено-ассоциированный вирус – антитело для доставки генов, опосредованной рецептором». Биоконъюгат Химия. 31 (4): 1093–1106. Дои:10.1021 / acs.bioconjchem.9b00790. ISSN 1043-1802. PMID 31809024.

[6] Эйрд, Эрик Дж .; Lovendahl, Klaus N .; Мартин, Эмбер-стрит; Harris, Reuben S .; Гордон, Венди Р. (31.05.2018). «Повышение Cas9-опосредованной гомологически направленной эффективности репарации посредством ковалентного связывания матрицы репарации ДНК». Биология коммуникации. 1 (1): 54. Дои:10.1038 / с42003-018-0054-2. ISSN 2399-3642. ЧВК 6123678. PMID 30271937.

[7] Али, Захир; Шами, Ашваг; Седик, Халид; Камель, Радва; Альхабси, Абдулрахман; Техсин, Мухаммад; Хасан, Норхан; Батт, Харун; Кабабджи, Ахад; Hamdan, Samir M .; Махфуз, Магди М. (23 января 2020 г.). «Слияние эндонуклеазы Cas9 и релаксазы VirD2 облегчает гомологически направленную репарацию для точной геномной инженерии риса». Биология коммуникации. 3 (1): 44. Дои:10.1038 / с42003-020-0768-9. ISSN 2399-3642. ЧВК 6978410. PMID 31974493.

[8] Го, Вэй; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри; Мие, Масаясу (16.03.2020). «Создание наночастиц, отображающих ДНК, путем ферментативной конъюгации ДНК и эластиноподобных полипептидов с использованием белка инициации репликации». Нанотехнологии. 31 (25): 255102. Дои:10.1088 / 1361-6528 / ab8042. ISSN 0957-4484. PMID 32176872.

[9] Сагредо, Сандра; Пирзер, Тобиас; Агебат Рафат, Али; Goetzfried, Marisa A .; Монкалян, Габриэль; Зиммель, Фридрих С .; де ла Крус, Фернандо (2016). «Ортогональная сборка белка на наноструктурах ДНК с использованием релаксаз». Angewandte Chemie International Edition. 55 (13): 4348–4352. Дои:10.1002 / anie.201510313. ISSN 1521-3773. ЧВК 5067690. PMID 26915475.

[10] Мие, Масаясу; Ниими, Такахиро; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри (2019-01-03). «Создание конъюгатов ДНК-люцифераза NanoLuc для сэндвич-анализа на основе ДНК-аптамеров с использованием белка Rep». Письма о биотехнологии. 41 (3): 357–362. Дои:10.1007 / s10529-018-02641-7. ISSN 0141-5492. PMID 30603832.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]