HUH-tag

Связывание типичной эндонуклеазы HUH с одноцепочечной ДНК.

HUH эндонуклеазы (HUH-теги) являются одноцепочечными, специфичными для последовательности ДНК (оцДНК) связывающие белки, происходящие от многих видов бактерий и вирусов. Вирусные эндонуклеазы HUH естественным образом участвуют в инициации репликации по кругу, тогда как эндонуклеазы бактериального происхождения инициируют бактериальную конъюгацию. В биотехнологии их можно использовать для создания связей белок-ДНК, аналогично другим методам, таким как SNAP-tag. При этом они создают 5 'ковалентную связь между оцДНК и белком. Эндонуклеазы HUH могут быть слиты с другими белками или использоваться в качестве белковых меток.

• 1 Типы эндонуклеаз HUH
• 2 Способ действия
• 3 Применения
• 4 Ссылки

Эндонуклеазы HUH в целом подразделяются на две категории ферментов : белки инициатора репликации (Rep) или релаксазы / белки мобилизации. Оба они содержат небольшие белковые домены, которые распознают специфичные для последовательности точки начала репликации или точки начала передачи, в каком сайте они зарубают ДНК. Никинг-домен у Reps обычно меньше, порядка 10-20 кДа, тогда как никинг-домен у релаксаз больше, примерно 20-40 кДа.

HUH эндонуклеазы обычно имеют два остатка гистидина (H) в активном сайте, координирующих катион металла (Mg или Mn ), который взаимодействует с фосфатным остовом ДНК. Это делает возможной нуклеофильную атаку, чаще всего, активированным тирозином подвижного фосфата в основной цепи ДНК, создавая 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. Структуры рентгеновской кристаллографии и ЯМР позволили понять специфичность последовательности связывания ДНК.

Механизм реакции WDV Rep нуклеофильной атаки на основную цепь ДНК.

• MobA релаксаза, включенная в вирусный капсид аденоассоциированного вируса для связывания конъюгата ДНК-антитело для нацеливания вируса на определенные типы клеток
• PCV2 Rep-белок слит с Cas9 для ковалентного связывания матрицы репарации ДНК с Cas9, что приводит к усилению гомологически направленной репарации в клетках человека
• Подобно подходу, упомянутому выше, Agrobacterium VirD2 релаксаза, слитая с Cas9, позволяющая связывать матрицу репарации ДНК для увеличения гомологически направленной репарации в растениях
• Реп-белок PCV2, слитый с эластиноподобными частицами (ELP), связанные с Муцином-1 ДНК аптамером для доставки лекарств в раковые клетки
• релаксазы TraI, MobA и TrwC, используемые для ортогональной сборки на наноструктура ДНК res
• Реп-белок PCV2, слитый с люциферазой, связанный с ДНК-аптамерами, которые выявляли уровни тромбина в образце

1. ^Chandler, Michael; де ла Крус, Фернандо; Дайда, Фред; Хикман, Элисон Б.; Монкалян, Габриэль; Тон-Хоанг, Бао (2013-07-08). «Разрыв и соединение одноцепочечной ДНК: надсемейство эндонуклеаз HUH». Обзоры природы микробиологии. 11 (8): 525–538. doi : 10.1038 / nrmicro3067. ISSN 1740-1526. PMC 6493337. PMID 23832240.
2. ^ Lovendahl, Klaus N.; Хейворд, Аманда Н.; Гордон, Венди Р. (24 мая 2017 г.). «Последовательно-направленные ковалентные связи белок-ДНК за один этап с использованием HUH-тегов». Журнал Американского химического общества. 139 (20): 7030–7035. doi : 10.1021 / jacs.7b02572. ISSN 0002-7863. PMC 5517037. PMID 28481515.
3. ^Вега-Роча, Сусана; Byeon, In-Ja L.; Гроненборн, Бруно; Гроненборн, Анджела М.; Кампос-Оливас, Рамон (2007). «Структура раствора, двухвалентный металл и связывание ДНК эндонуклеазного домена из белка инициации репликации из свиного цирковируса 2». Журнал молекулярной биологии. 367 (2): 473–487. doi : 10.1016 / j.jmb.2007.01.002. ISSN 0022-2836. PMID 17275023.
4. ^Everett, Blake A.; Litzau, Lauren A.; Томпкинс, Кэссиди; Ши, Кэ; Нельсон, Эндрю; Айхара, Хидеки; Эванс III, Роберт Л.; Гордон, Венди Р. (01.12.2019). «Кристаллическая структура Rep домена вируса карликов пшеницы». Acta Crystallographica Раздел F. 75 (Pt 12): 744–749. doi : 10.1107 / S2053230X19015796. ISSN 2053-230X. PMC 6891580. PMID 31797816.
5. ^Здечлик, Алина С.; Он, Юнгуи; Эйрд, Эрик Дж.; Гордон, Венди Р.; Шмидт, Даниэль (2019-12-06). «Программируемая сборка композитов адено-ассоциированный вирус-антитело для доставки генов, опосредованной рецептором». Биоконъюгатная химия. 31 (4): 1093–1106. doi : 10.1021 / acs.bioconjchem.9b00790. ISSN 1043-1802. PMID 31809024.
6. ^Эйрд, Эрик Дж.; Lovendahl, Klaus N.; Мартин, Эмбер-стрит; Harris, Reuben S.; Гордон, Венди Р. (31.05.2018). «Повышение эффективности управляемой гомологией репарации, опосредованной Cas9, посредством ковалентного связывания матрицы репарации ДНК». Биология коммуникации. 1 (1): 54. doi : 10.1038 / s42003-018-0054-2. ISSN 2399-3642. PMC 6123678. PMID 30271937.
7. ^Али, Захир; Шами, Ашваг; Седик, Халид; Камель, Радва; Альхабси, Абдулрахман; Техсин, Мухаммад; Хасан, Норхан; Батт, Харун; Кабабджи, Ахад; Hamdan, Samir M.; Махфуз, Магди М. (23 января 2020 г.). «Слияние эндонуклеазы Cas9 и релаксазы VirD2 облегчает гомологически направленную репарацию для точной геномной инженерии риса». Биология коммуникации. 3 (1): 44. doi : 10,1038 / s42003-020-0768-9. ISSN 2399-3642. PMC 6978410. PMID 31974493.
8. ^Гуо, Вэй; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри; Мие, Масаясу (16.03.2020). «Создание наночастиц, отображающих ДНК, путем ферментативной конъюгации ДНК и эластин-подобных полипептидов с использованием белка инициации репликации». Нанотехнологии. 31 (25): 255102. doi : 10.1088 / 1361-6528 / ab8042. ISSN 0957-4484. PMID 32176872.
9. ^Сагредо, Сандра; Пирзер, Тобиас; Агебат Рафат, Али; Goetzfried, Marisa A.; Монкалян, Габриэль; Зиммель, Фридрих С.; де ла Крус, Фернандо (2016). «Ортогональная сборка белка на наноструктурах ДНК с использованием релаксаз». Angewandte Chemie International Edition. 55 (13): 4348–4352. doi : 10.1002 / anie.201510313. ISSN 1521-3773. PMC 5067690. PMID 26915475.
10. ^Мие, Масаясу; Ниими, Такахиро; Машимо, Ясумаса; Кобатаке, Эйри (2019-01-03). «Создание конъюгатов ДНК-люцифераза NanoLuc для сэндвич-анализа на основе ДНК-аптамеров с использованием белка Rep». Письма о биотехнологии. 41 (3): 357–362. DOI : 10.1007 / s10529-018-02641-7. ISSN 0141-5492. PMID 30603832.