HUH 태그

HUH-tag
단가닥 DNA에 대한 일반 HUH 핵산가수분해효소 결합.

HUH 엔도핵산가수분해효소(HUH-tags)는 수많은 종류의 박테리아와 [1]바이러스로부터 유래한 배열 특이 단일 가닥 DNA 결합 단백질이다.바이러스 HUH 엔도핵산가수분해효소는 롤링 서클 복제를 시작하는 데 관여하는 반면 세균 기원의 것은 세균 결합을 시작한다.생명공학에서는 SNAP 태그와 같은 다른 방법과 유사하게 단백질-DNA [2]연결을 만드는 데 사용될 수 있습니다.그렇게 함으로써, 그들은 ssDNA와 단백질 사이에 5' 공유 결합을 형성한다.HUH 엔도핵산가수분해효소는 다른 단백질과 융합되거나 단백질 태그로 사용될 수 있다.

HUH 엔도핵산가수분해효소 종류

HUH 엔도핵산가수분해효소는 크게 복제 개시 단백질(Rep) 또는 릴랙스 효소/동원 단백질의 두 가지 범주로 나뉜다.둘 다 DNA를 포착하는 복제의 배열 특이적 기원 또는 전달의 기원을 인식하는 작은 단백질 도메인을 포함합니다.Reps의 나이킹 도메인은 10-20kDa 정도로 더 작은 경향이 있는 반면, 릴렉스 효소의 나이킹 도메인은 크기가 [2]약 20-40kDa로 더 크다.

동작 모드

HUH 엔도핵산가수분해효소는 일반적으로 DNA의 인산염 골격과 상호작용하는 금속 양이온(Mg2+ 또는2+ Mn)을 배위하는 활성 부위에 두 개의 히스티딘(H) 잔기를 가지고 있다.이것은 가장 일반적으로 DNA 골격에서 시실인산의 활성화된 티로신에 의한 친핵성 공격을 허용하고, ssDNA와 5' 공유 결합을 생성한다.다른 DNA-단백질 연결 접근법과 달리, 이 반응은 주변 조건에서 발생하며 추가적인 수정이 필요하지 않다.X선 결정학과 NMR 구조는 DNA [3][4]결합의 배열 특이성에 대한 통찰력을 제공했다.

DNA 골격에 대한 친핵성 공격의 WDV Rep 반응 메커니즘.

적용들

  • 바이러스를 특정 세포[5] 타입에 타깃으로 하는 DNA-항체 결합체를 연결하기 위해 아데노 관련 바이러스의 바이러스 캡시드에 포함된 MobA 릴랙시드
  • PCV2 Rep 단백질이 Cas9에 융합되어 DNA 수복 템플릿을 Cas9에 공유 링크하여 인간[6] 세포에서 호몰로지 지향 수복을 증가시켰다.
  • 위에 언급된 접근법과 유사하게, 아그로박테륨 VirD2 릴랙세이스는 Cas9에 융합되어 식물에서[7] 균질 방향 수복을 증가시키기 위해 DNA 수복 템플릿의 연결을 가능하게 한다.
  • 암세포에 약물을 전달하기 위해 뮤신-1 DNA 압타머에 연결된 엘라스틴 유사입자(ELP)에 융합된[8] PCV2 Rep 단백질
  • DNA 나노[9] 구조의 직교 어셈블리에 사용되는 TraI, MobA 및 TrwC 완화효소
  • PCV2[10] Rep 단백질은 시료에서 트롬빈 수치를 검출한 DNA 압타머와 연결된 루시페라아제와의 융합

레퍼런스

  1. ^ Chandler, Michael; de la Cruz, Fernando; Dyda, Fred; Hickman, Alison B.; Moncalian, Gabriel; Ton-Hoang, Bao (2013-07-08). "Breaking and joining single-stranded DNA: the HUH endonuclease superfamily". Nature Reviews Microbiology. 11 (8): 525–538. doi:10.1038/nrmicro3067. ISSN 1740-1526. PMC 6493337. PMID 23832240.
  2. ^ a b Lovendahl, Klaus N.; Hayward, Amanda N.; Gordon, Wendy R. (2017-05-24). "Sequence-Directed Covalent Protein–DNA Linkages in a Single Step Using HUH-Tags". Journal of the American Chemical Society. 139 (20): 7030–7035. doi:10.1021/jacs.7b02572. ISSN 0002-7863. PMC 5517037. PMID 28481515.
  3. ^ Vega-Rocha, Susana; Byeon, In-Ja L.; Gronenborn, Bruno; Gronenborn, Angela M.; Campos-Olivas, Ramón (2007). "Solution Structure, Divalent Metal and DNA Binding of the Endonuclease Domain from the Replication Initiation Protein from Porcine Circovirus 2". Journal of Molecular Biology. 367 (2): 473–487. doi:10.1016/j.jmb.2007.01.002. ISSN 0022-2836. PMID 17275023.
  4. ^ Everett, Blake A.; Litzau, Lauren A.; Tompkins, Kassidy; Shi, Ke; Nelson, Andrew; Aihara, Hideki; Evans Iii, Robert L.; Gordon, Wendy R. (2019-12-01). "Crystal structure of the Wheat dwarf virus Rep domain". Acta Crystallographica Section F. 75 (Pt 12): 744–749. doi:10.1107/S2053230X19015796. ISSN 2053-230X. PMC 6891580. PMID 31797816.
  5. ^ Zdechlik, Alina C.; He, Yungui; Aird, Eric J.; Gordon, Wendy R.; Schmidt, Daniel (2019-12-06). "Programmable Assembly of Adeno-Associated Virus–Antibody Composites for Receptor-Mediated Gene Delivery". Bioconjugate Chemistry. 31 (4): 1093–1106. doi:10.1021/acs.bioconjchem.9b00790. ISSN 1043-1802. PMC 7676631. PMID 31809024.
  6. ^ Aird, Eric J.; Lovendahl, Klaus N.; Martin, Amber St; Harris, Reuben S.; Gordon, Wendy R. (2018-05-31). "Increasing Cas9-mediated homology-directed repair efficiency through covalent tethering of DNA repair template". Communications Biology. 1 (1): 54. doi:10.1038/s42003-018-0054-2. ISSN 2399-3642. PMC 6123678. PMID 30271937.
  7. ^ Ali, Zahir; Shami, Ashwag; Sedeek, Khalid; Kamel, Radwa; Alhabsi, Abdulrahman; Tehseen, Muhammad; Hassan, Norhan; Butt, Haroon; Kababji, Ahad; Hamdan, Samir M.; Mahfouz, Magdy M. (2020-01-23). "Fusion of the Cas9 endonuclease and the VirD2 relaxase facilitates homology-directed repair for precise genome engineering in rice". Communications Biology. 3 (1): 44. doi:10.1038/s42003-020-0768-9. ISSN 2399-3642. PMC 6978410. PMID 31974493.
  8. ^ Guo, Wei; Mashimo, Yasumasa; Kobatake, Eiry; Mie, Masayasu (2020-03-16). "Construction of DNA-displaying nanoparticles by enzymatic conjugation of DNA and elastin-like polypeptides using a replication initiation protein". Nanotechnology. 31 (25): 255102. doi:10.1088/1361-6528/ab8042. ISSN 0957-4484. PMID 32176872.
  9. ^ Sagredo, Sandra; Pirzer, Tobias; Aghebat Rafat, Ali; Goetzfried, Marisa A.; Moncalian, Gabriel; Simmel, Friedrich C.; de la Cruz, Fernando (2016). "Orthogonal Protein Assembly on DNA Nanostructures Using Relaxases". Angewandte Chemie International Edition. 55 (13): 4348–4352. doi:10.1002/anie.201510313. ISSN 1521-3773. PMC 5067690. PMID 26915475.
  10. ^ Mie, Masayasu; Niimi, Takahiro; Mashimo, Yasumasa; Kobatake, Eiry (2019-01-03). "Construction of DNA-NanoLuc luciferase conjugates for DNA aptamer-based sandwich assay using Rep protein". Biotechnology Letters. 41 (3): 357–362. doi:10.1007/s10529-018-02641-7. ISSN 0141-5492. PMID 30603832.