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生体機能を拡張するためのサブユニットが結合したリボソームを設計しました
Engineered ribosomes with tethered subunits for expanding biological function.
PMID: 31477696 PMCID: PMC6718428. DOI: 10.1038/s41467-019-11427-y.
抄録
Ribo-Tは、16SリボソームRNAと23SリボソームRNAが共有結合したサブユニットを持つリボソームで、コアとなる16SリボソームRNAと23SリボソームRNAが単一のキメラ分子を形成しています。Ribo-Tは、細胞内で機能的に直交するリボソーム-RNAシステムを可能にします。残念なことに、Ribo-Tのオリジナルバージョンは活性が低いため、その使用は制限されていました。ここでは、この制限を克服するために、我々は進化的アプローチを用いて、より速い細胞増殖とタンパク質発現の増加をサポートすることができる新しいテザーデザインを選択するために使用します。さらに、我々は、天然のリボソームやmRNAとは独立して平行に機能する新しい直交Ribo-T/mRNAペアを進化させ、直交タンパク質発現の効率を向上させる。最適化された設計を有するRibo-Tは、多様なタンパク質のセットを合成することができ、また、合成されたポリペプチドに複数の非カノニカルアミノ酸を組み込むことができる。改良されたRibo-Tの設計は、リボソームの機能が十分に理解されていないことを探求し、触媒特性を変化させたリボソームを工学的に設計するのに役立つはずです。
Ribo-T is a ribosome with covalently tethered subunits where core 16S and 23S ribosomal RNAs form a single chimeric molecule. Ribo-T makes possible a functionally orthogonal ribosome-mRNA system in cells. Unfortunately, use of Ribo-T has been limited because of low activity of its original version. Here, to overcome this limitation, we use an evolutionary approach to select new tether designs that are capable of supporting faster cell growth and increased protein expression. Further, we evolve new orthogonal Ribo-T/mRNA pairs that function in parallel with, but independent of, natural ribosomes and mRNAs, increasing the efficiency of orthogonal protein expression. The Ribo-T with optimized designs is able to synthesize a diverse set of proteins, and can also incorporate multiple non-canonical amino acids into synthesized polypeptides. The enhanced Ribo-T designs should be useful for exploring poorly understood functions of the ribosome and engineering ribosomes with altered catalytic properties.