Strukturbaserad kombinatorisk proteinteknik
Strukturbaserad kombinatorisk proteinteknik ( SCOPE ) är en syntetisk biologiteknik för att skapa genbibliotek ( linjer ) med definierad sammansättning utformade utifrån strukturella och probabilistiska begränsningar för de kodade proteinerna. Utvecklingen av denna teknik drevs av grundläggande frågor om proteinstruktur , funktion och evolution, även om tekniken är allmänt användbar för att skapa konstruerade proteiner med kommersiellt önskvärda egenskaper. Kombinatorisk resa genom sekvensrumtid är målet för SCOPE. [ citat behövs ]
Beskrivning
Vid starten utvecklades SCOPE som en homologioberoende rekombinationsteknik för att möjliggöra skapandet av flera korsningsbibliotek från avlägset besläktade gener. I den här applikationen utarbetades en "exonplattektonik " -designstrategi för att sammanställa "ekvivalenta" strukturelement ( kontinentalplattor ) med variabilitet i korsningarna som länkar dem ( förkastningslinjer ) för att utforska det globala proteinrymden. För att skapa motsvarande bibliotek av gener, anpassades avelsschemat för Gregor Mendel till en PCR -strategi för att selektivt korsa hybridgener, en process av iterativ inavel för att skapa alla möjliga kombinationer av kodande segment med variabla länkar. Genetisk komplementering i temperaturkänsliga E. coli användes som urvalssystem för att framgångsrikt identifiera funktionella hybrid -DNA-polymeraser med minimal arkitektur med förbättrade fenotyper .
SCOPE användes sedan för att konstruera en syntetisk enzymlinje , som karakteriserades biokemiskt för att rekapitulera den evolutionära divergensen mellan två moderna enzymer. Den snabba utvecklingen av kemisk mångfald i terpensyntaser demonstrerades genom processer som liknar både darwinistisk gradualism och saltning : vissa mutationsvägar visar stadiga, additiva förändringar, medan andra visar drastiska hopp mellan kontrasterande produktspecificiteter med enstaka mutationssteg . Vidare utarbetades ett mått för att beskriva det kemiska avståndet för mutationssteg för att härleda en kemikaliebaserad fylogeni som relaterar sekvensvariation till kemisk produktion. Dessa exempel etablerar SCOPE som en standardiserad metod för konstruktion av syntetiska genbibliotek från nära eller avlägset besläktade föräldrasekvenser för att identifiera funktionell nyhet bland de kodade proteinerna.
Se även
- Riktad evolution
- Enzymologi
- Utökad genetisk kod
- Gensyntes
- Genom
- Nukleinsyraanaloger
- Protein design
- Proteinteknik
- Proteinvikning
- Proteomics
- Proteom
- Strukturell biologi
- Syntetisk biologi
Vidare läsning
- O'Maille PE, Bakhtina M, Tsai MD (aug 2002). "Strukturbaserad kombinatorisk proteinteknik (SCOPE)". Journal of Molecular Biology . 321 (4): 677–91. doi : 10.1016/S0022-2836(02)00675-7 . PMID 12206782 .
- O'Maille PE, Tsai MD, Greenhagen BT, Chappell J, Noel JP (2004). "Genbibliotekssyntes genom strukturbaserad kombinatorisk proteinteknik". Metoder inom enzymologi . 388 : 75–91. doi : 10.1016/S0076-6879(04)88008-X . ISBN 9780121827939 . PMID 15289063 .
- O'Maille PE, Malone A, Dellas N, Andes Hess B, Smentek L, Sheehan I, Greenhagen BT, Chappell J, Manning G, Noel JP (okt 2008). "Kvantitativ utforskning av det katalytiska landskapet som separerar divergerande växtseskviterpensyntaser" . Naturens kemiska biologi . 4 (10): 617–23. doi : 10.1038/nchembio.113 . PMC 2664519 . PMID 18776889 .