HUH-тег

HUH Эндонуклеазы одноцепочечную ДНК (оцДНК), (HUH-теги) представляют собой специфичные для последовательности белки, связывающие происходящие от многочисленных видов бактерий и вирусов. ^{[ 1 ]} Вирусные эндонуклеазы HUH участвуют в инициации репликации по катящемуся кругу , тогда как эндонуклеазы бактериального происхождения инициируют бактериальную конъюгацию . В биотехнологии их можно использовать для создания связей белок-ДНК. ^{[ 2 ]} сродни другим методам, таким как SNAP-tag . При этом они создают 5'- ковалентную связь между оцДНК и белком. Эндонуклеазы HUH можно сливать с другими белками или использовать в качестве белковых меток .

Название HUH означает « гистидин -гидрофобный-гистидин», что относится к трем аминокислотам в активном центре эндонуклеазы. Некоторые ДНК-вирусы кодируют эндонуклеазу HUH, которая инициирует репликацию вирусного генома по катящемуся кругу, и этот процесс определяет царство моноднавирии . ^{[ 3 ]}

Типы эндонуклеаз HUH

Эндонуклеазы HUH в целом делятся на две категории ферментов : белки-инициаторы репликации (Rep) или белки релаксазы /мобилизации. Оба они содержат небольшие белковые домены, которые распознают специфичные для последовательности начала репликации или начала переноса, в каком сайте они разрывают ДНК. Домен разрыва Reps, как правило, меньше, порядка 10-20 кДа, тогда как домены разрыва релаксаз больше, примерно 20-40 кДа. ^{[ 2 ]}

Способ действия

Эндонуклеазы HUH обычно имеют два гистидина остатка (H) в активном центре, металла координирующие катион ( Mg ²⁺ или Мн ²⁺), который взаимодействует с фосфатным остовом ДНК. Эти остатки позволяют осуществлять нуклеофильную атаку , чаще всего с помощью активированного тирозина разрезаемого 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 структуры ЯМР позволили понять специфичность последовательности связывания ДНК. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Приложения

Релаксаза MobA включена в вирусный капсид аденоассоциированного вируса для связывания конъюгата ДНК-антитело для нацеливания вируса на определенные типы клеток. ^{[ 6 ]}
PCV2, Белок Rep слитый с Cas9, ковалентно связывает матрицу репарации ДНК с Cas9, что приводит к усилению репарации, направленной на гомологию, в клетках человека. ^{[ 7 ]}
Подобно подходу, упомянутому выше, Agrobacterium VirD2, релаксаза слитая с Cas9, позволяет связывать матрицу репарации ДНК для увеличения репарации, направленной на гомологию, в растениях. ^{[ 8 ]}
Белок Rep PCV2, слитый с эластиноподобными частицами (ELP), связанным с Муцина-1, ДНК аптамером для доставки лекарств к раковым клеткам. ^{[ 9 ]}
Релаксазы TraI, MobA и TrwC, используемые в ортогональной сборке наноструктур ДНК ^{[ 10 ]}
Белок Rep PCV2, слитый с люциферазой, связанной с аптамерами ДНК, которые обнаруживают уровни тромбина в образце. ^{[ 11 ]}
«Редакторы кликов» - белок Rep PCV2, слитый с nCas9 и фрагментом ДНК-полимеразы, позволяющий редактировать шаблонный геном. ^{[ 12 ]}

Ссылки

^ Чендлер, Майкл; де ла Крус, Фернандо; Дайда, Фред; Хикман, Элисон Б.; Монкальян, Габриэль; Тон-Хоанг, Бао (8 июля 2013 г.). «Разрыв и соединение одноцепочечной ДНК: суперсемейство эндонуклеаз HUH» . Обзоры природы Микробиология . 11 (8): 525–538. дои : 10.1038/nrmicro3067 . ISSN 1740-1526 . ПМК 6493337 . ПМИД 23832240 .
^ Jump up to: ^а ^б Ловендал, Клаус Н.; Хейворд, Аманда Н.; Гордон, Венди Р. (24 мая 2017 г.). «Направленные на последовательность 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 . ПМК 5517037 . ПМИД 28481515 .
^ Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполнив все основные таксономические ранги для вирусов с оцДНК» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 27 мая 2020 г.
^ Вега-Роча, Сусана; Бён, Ин-Джа Л.; Гроненборн, Бруно; Гроненборн, Анджела М.; Кампос-Оливас, Рамон (2007). «Структура раствора, двухвалентный металл и связывание ДНК эндонуклеазного домена белка инициации репликации из цирковируса свиней 2». Журнал молекулярной биологии . 367 (2): 473–487. дои : 10.1016/j.jmb.2007.01.002 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 17275023 .
^ Эверетт, Блейк А.; Литцау, Лорен А.; Томпкинс, Кэссиди; Ши, Кэ; Нельсон, Эндрю; Айхара, Хидеки; Эванс III, Роберт Л.; Гордон, Венди Р. (01 декабря 2019 г.). «Кристаллическая структура Rep-домена вируса карликовости пшеницы» . Acta Crystallographica Раздел F. 75 (Часть 12): 744–749. дои : 10.1107/S2053230X19015796 . ISSN 2053-230X . ПМК 6891580 . ПМИД 31797816 .
^ Здечлик, Алина Ц.; Он, Юнги; Эйрд, Эрик Дж.; Гордон, Венди Р.; Шмидт, Дэниел (06 декабря 2019 г.). «Программируемая сборка композитов аденоассоциированных вирусов и антител для рецептор-опосредованной доставки генов» . Биоконъюгатная химия . 31 (4): 1093–1106. doi : 10.1021/acs.bioconjchem.9b00790 . ISSN 1043-1802 . ПМЦ 7676631 . ПМИД 31809024 .
^ Эйрд, Эрик Дж.; Ловендал, Клаус Н.; Мартин, Эмбер-стрит; Харрис, Рубен С.; Гордон, Венди Р. (31 мая 2018 г.). «Повышение эффективности репарации, направленной на гомологию, опосредованной Cas9, за счет ковалентного связывания матрицы репарации ДНК» . Коммуникационная биология . 1 (1): 54. дои : 10.1038/s42003-018-0054-2 . ISSN 2399-3642 . ПМК 6123678 . ПМИД 30271937 .
^ Али, Захир; Шами, Ашваг; Седик, Халид; Верблюд, Радва; Альхабси, Абдулрахман; Техсин, Мухаммед; Хасан, Норхан; Батт, Лейк; Кабабджи, Ахад; Хамдан, Самир М.; Махфуз, Магди М. (23 января 2020 г.). «Слияние эндонуклеазы Cas9 и релаксазы VirD2 облегчает репарацию, направленную на гомологию, для точной геномной инженерии риса» . Коммуникационная биология . 3 (1):44.doi : 10.1038 /s42003-020-0768-9 . ISSN 2399-3642 . ПМК 6978410 . ПМИД 31974493 .
^ Го, Вэй; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри; Миэ, Масаясу (16 марта 2020 г.). «Конструирование наночастиц, отображающих ДНК, путем ферментативной конъюгации ДНК и эластинподобных полипептидов с использованием белка инициации репликации». Нанотехнологии . 31 (25): 255102. doi : 10.1088/1361-6528/ab8042 . ISSN 0957-4484 . ПМИД 32176872 .
^ Сагредо, Сандра; Пирцер, Тобиас; Агебат Рафат, Али; Гетцфрид, Мариса А.; Монкальян, Габриэль; Зиммель, Фридрих К.; де ла Крус, Фернандо (2016). «Сборка ортогонального белка на наноструктурах ДНК с использованием релаксаз» . Angewandte Chemie, международное издание . 55 (13): 4348–4352. дои : 10.1002/anie.201510313 . ISSN 1521-3773 . ПМК 5067690 . ПМИД 26915475 .
^ Миэ, Масаясу; Ниими, Такахиро; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри (3 января 2019 г.). «Конструирование конъюгатов люциферазы ДНК-NanoLuc для сэндвич-анализа на основе ДНК-аптамеров с использованием белка Rep». Письма о биотехнологиях . 41 (3): 357–362. дои : 10.1007/s10529-018-02641-7 . ISSN 0141-5492 . ПМИД 30603832 .
^ Феррейра да Силва, Жоана; Тоу, Коннор Дж.; Кинг, Эмили М.; Эллер, Мэдлин Л.; Руфино-Рамос, Дэвид; Ма, Линьюань; Кромвель, Кристофер Р.; Метович, Ясна; Беннинг, Фридерика MC; Чао, Люк Х.; Эйхлер, Флориан С.; Кляйнстивер, Бенджамин П. (22 июля 2024 г.). «Редактирование щелчком позволяет программировать запись генома с использованием ДНК-полимераз и эндонуклеаз HUH» . Природная биотехнология : 1–13. дои : 10.1038/s41587-024-02324-x . ISSN 1546-1696 .

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

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Ловендал, Клаус Н.; Хейворд, Аманда Н.; Гордон, Венди Р. (24 мая 2017 г.). «Направленные на последовательность 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 . ПМК 5517037 . ПМИД 28481515 .

[3] Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполнив все основные таксономические ранги для вирусов с оцДНК» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 27 мая 2020 г.

[4] Вега-Роча, Сусана; Бён, Ин-Джа Л.; Гроненборн, Бруно; Гроненборн, Анджела М.; Кампос-Оливас, Рамон (2007). «Структура раствора, двухвалентный металл и связывание ДНК эндонуклеазного домена белка инициации репликации из цирковируса свиней 2». Журнал молекулярной биологии . 367 (2): 473–487. дои : 10.1016/j.jmb.2007.01.002 . ISSN 0022-2836 . ПМИД 17275023 .

[5] Эверетт, Блейк А.; Литцау, Лорен А.; Томпкинс, Кэссиди; Ши, Кэ; Нельсон, Эндрю; Айхара, Хидеки; Эванс III, Роберт Л.; Гордон, Венди Р. (01 декабря 2019 г.). «Кристаллическая структура Rep-домена вируса карликовости пшеницы» . Acta Crystallographica Раздел F. 75 (Часть 12): 744–749. дои : 10.1107/S2053230X19015796 . ISSN 2053-230X . ПМК 6891580 . ПМИД 31797816 .

[6] Здечлик, Алина Ц.; Он, Юнги; Эйрд, Эрик Дж.; Гордон, Венди Р.; Шмидт, Дэниел (06 декабря 2019 г.). «Программируемая сборка композитов аденоассоциированных вирусов и антител для рецептор-опосредованной доставки генов» . Биоконъюгатная химия . 31 (4): 1093–1106. doi : 10.1021/acs.bioconjchem.9b00790 . ISSN 1043-1802 . ПМЦ 7676631 . ПМИД 31809024 .

[7] Эйрд, Эрик Дж.; Ловендал, Клаус Н.; Мартин, Эмбер-стрит; Харрис, Рубен С.; Гордон, Венди Р. (31 мая 2018 г.). «Повышение эффективности репарации, направленной на гомологию, опосредованной Cas9, за счет ковалентного связывания матрицы репарации ДНК» . Коммуникационная биология . 1 (1): 54. дои : 10.1038/s42003-018-0054-2 . ISSN 2399-3642 . ПМК 6123678 . ПМИД 30271937 .

[8] Али, Захир; Шами, Ашваг; Седик, Халид; Верблюд, Радва; Альхабси, Абдулрахман; Техсин, Мухаммед; Хасан, Норхан; Батт, Лейк; Кабабджи, Ахад; Хамдан, Самир М.; Махфуз, Магди М. (23 января 2020 г.). «Слияние эндонуклеазы Cas9 и релаксазы VirD2 облегчает репарацию, направленную на гомологию, для точной геномной инженерии риса» . Коммуникационная биология . 3 (1):44.doi : 10.1038 /s42003-020-0768-9 . ISSN 2399-3642 . ПМК 6978410 . ПМИД 31974493 .

[9] Го, Вэй; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри; Миэ, Масаясу (16 марта 2020 г.). «Конструирование наночастиц, отображающих ДНК, путем ферментативной конъюгации ДНК и эластинподобных полипептидов с использованием белка инициации репликации». Нанотехнологии . 31 (25): 255102. doi : 10.1088/1361-6528/ab8042 . ISSN 0957-4484 . ПМИД 32176872 .

[10] Сагредо, Сандра; Пирцер, Тобиас; Агебат Рафат, Али; Гетцфрид, Мариса А.; Монкальян, Габриэль; Зиммель, Фридрих К.; де ла Крус, Фернандо (2016). «Сборка ортогонального белка на наноструктурах ДНК с использованием релаксаз» . Angewandte Chemie, международное издание . 55 (13): 4348–4352. дои : 10.1002/anie.201510313 . ISSN 1521-3773 . ПМК 5067690 . ПМИД 26915475 .

[11] Миэ, Масаясу; Ниими, Такахиро; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри (3 января 2019 г.). «Конструирование конъюгатов люциферазы ДНК-NanoLuc для сэндвич-анализа на основе ДНК-аптамеров с использованием белка Rep». Письма о биотехнологиях . 41 (3): 357–362. дои : 10.1007/s10529-018-02641-7 . ISSN 0141-5492 . ПМИД 30603832 .

[12] Феррейра да Силва, Жоана; Тоу, Коннор Дж.; Кинг, Эмили М.; Эллер, Мэдлин Л.; Руфино-Рамос, Дэвид; Ма, Линьюань; Кромвель, Кристофер Р.; Метович, Ясна; Беннинг, Фридерика MC; Чао, Люк Х.; Эйхлер, Флориан С.; Кляйнстивер, Бенджамин П. (22 июля 2024 г.). «Редактирование щелчком позволяет программировать запись генома с использованием ДНК-полимераз и эндонуклеаз HUH» . Природная биотехнология : 1–13. дои : 10.1038/s41587-024-02324-x . ISSN 1546-1696 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]