Аллопротеин - Alloprotein

См. Также: непротеиногенные аминокислоты
Смотрите также: Расширенный генетический код

Аллопротеин - это новый синтетический белок, содержащий одну или несколько «неприродных» аминокислот . Неприродные в контексте означает аминокислоту, которая либо не встречается в природе (новые и синтезированные аминокислоты), либо встречается в природе, но не встречается в природе в белках (природные, но не протеиногенные аминокислоты).

Возможность для новых аминокислот и белков возникает потому, что в природе генетический код, ответственный за структуру белка, имеет 64 возможных кодона, доступных для кодирования всех аминокислот, используемых в белках (4 нуклеотида в каждом из 3 оснований ; 4 x 4 x 4 дает 64 возможные комбинации); однако у людей и других эукариот они кодируют всего 20 стандартных аминокислот. Этот уровень избыточности информации в таблице кодонов известен в биохимии как вырождение . Это открывает возможность для кодирования новых аминокислот.

Один подход использует преимущество избыточности 3 кодонов, которые кодируют сигнал «стоп». Если один из них может быть заменен другим стоп-кодоном, то этот кодон, в принципе, может быть «переназначен» (вместе с необходимой тРНК , фактором высвобождения и модификациями фермента ) для кодирования новой аминокислоты без влияния на другие существующие кодировки. Используя этот подход, аллопротеины и новые аминокислоты могут быть созданы методами, которые «расширяют» генетический код для включения дополнительных новых кодировок, используя недавно разработанные кодоны и связанные ферменты тРНК ( транспортная РНК ) и ферменты тРНК- синтетазы ( аминоацил-тРНК-синтетаза ). Обычные механизмы, которые производят аминокислоты и объединяют их в белки, затем производят новые или непротеиногенные аминокислоты и включают их, чтобы таким же образом создавать новые белки. В 2010 году этот метод был использован для переназначения кодона в генетическом коде бактерии E. coli , модификации его для производства и включения новой аминокислоты без неблагоприятного воздействия на существующие кодировки или сам организм.

Использование аллопротеинов включает включение необычных или тяжелых атомов для анализа дифракционной структуры , фотореактивных линкеров ( фотоперекрестных линкеров ), флуоресцентных групп (используемых в качестве меченых зондов) и молекулярных переключателей для сигнальных путей.

Определение и история

Современные методы аллопротеинов были впервые разработаны в конце 1980-х Миядзава и Йокояма в Токийском университете для устранения ограничений существующих методов: генетические манипуляции были ограничены 20 стандартными аминокислотами, химический синтез был ограничен малым масштабом и низким выходом.

Ранее этот термин использовался в статье Койде, Йокояма и Миядзава «Биосинтез аллопротеина» 1990 года.

Рабочее описание предоставлено Budisa et al :

«Генетическая инженерия кода - это новая область исследований, цель которой - перепрограммировать синтез белка путем переназначения определенных кодонов на неканонические (в основном синтетические) аминокислоты. Полученные в результате белки представляют собой аллопротеины со специально подобранными свойствами, которые представляют исключительный интерес для обеих сторон. , научные круги и промышленная биотехнология ".

Рекомендации

  1. ^ a b Группа исследования системы расширенного генетического кода , Институт Иокогамы , Япония
  2. ^ a b Метод получения белка, содержащего небелковые аминокислоты - 1988, Miyazawa & Yokoyama et al. В описании говорится: Настоящее изобретение относится к способу получения белков, содержащих небелковые аминокислоты (в дальнейшем называемые неприродными белками), с использованием организмов-продуцентов белка. Термин «небелковые аминокислоты», как он использован здесь, подразумевает все аминокислоты, за исключением вышеупомянутых 20 природных аминокислот. Таким образом, все аминокислоты, кроме вышеупомянутых 20 аминокислот, считаются небелковыми аминокислотами, даже если они присутствуют в природе .
  3. ^ Крик, Фрэнсис (1988). «Глава 8: Генетический код». Какое безумное стремление: личный взгляд на научное открытие . Нью-Йорк: Основные книги. С.  89–101 . ISBN   0-465-09138-5 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  4. ^ a b Хан, Ульрих (2004). «Старые кодоны, новые аминокислоты». Angewandte Chemie International Edition . 43 : 1190–1193. DOI : 10.1002 / anie.200301720 .
  5. ^ a b Первый генетический код организма, пересмотренный в исследовательской лаборатории - RIKEN
  6. ^ a b Перераспределение кодонов в генетическом коде Escherichia coli - 2010
  7. ^ Riken Systems and Structural Biology Center: синтез белка и функциональные исследования
  8. ^ Koide, H; Ёкояма, S; Миядзава, Т. "[Биосинтез аллопротеина]". Нихон Риншо . 48 : 208–13. PMID   2406480 .
  9. ^ Целостный подход к инженерии генного кода - Вильчи, Меркель и Будиса, Институт биохимии Макса Планка