DNA Binding by an Intrinsically Disordered Elastin-like Polypeptide for Assembly of Phase Separated Nucleoprotein Coacervates
DNA Binding by an Intrinsically Disordered Elastin-like Polypeptide for Assembly of Phase Separated Nucleoprotein Coacervates
复制标题
本质无序的弹性蛋白样多肽与 DNA 结合，用于组装相分离的核蛋白凝聚层
DOI：
10.1021/acs.iecr.1c02823
复制
发表时间：
2021
影响因子：
4.2
通讯作者：
Carroll, Nick J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pérez, Telmo Díez;Quintana, Adam;De Lora, Jacqueline A.;Shreve, Andrew P.;López, Gabriel P.;Carroll, Nick J.
凝聚相核蛋白组装体的形成，如无膜细胞器（MLO），有助于细胞内的基因调控和信号转导，正受到广泛关注。一个关键的技术挑战是理解内在无序蛋白（IDP）和核酸分子组分之间的相互作用如何影响液-液相分离（LLPS）成核蛋白缩合物。为了更好地理解驱动生物分子凝聚物（称为凝聚体）形成的LLPS的物理学，我们研究了使用阳离子弹性蛋白样多肽（ELP）“E3”的模型IDP系统，所述阳离子弹性蛋白样多肽被工程化以在凝聚体形成时相分离并结合DNA。使用平均场Flory-Huggins（FH）理论，我们创建了三元相图，以量化在盐和E3组合物的范围内离散的富含蛋白质和溶剂的相内的DNA组分分配。我们提出了一个修改后的FH理论，结合典型FH相互作用参数的Debye-Hu Schleckel理论的近似预测E3-DNA相互作用和分配的强度与可变的盐浓度。最后，我们建立了一个简单的两步DNA溶液分离/纯化试验，以突出我们的系统的潜在效用。这种模型LLPS生物聚合物平台代表了对合成生物学和DNA技术的重要化学工程贡献，可能对生命起源的讨论产生影响。
The formation of condensed phase nucleoprotein assemblies, such as membraneless organelles (MLOs), that contribute to gene regulation and signaling within the cell is garnering widespread attention. A critical technical challenge is understanding how interactions between intrinsically disordered protein (IDP) and nucleic acid molecular components affect liquid–liquid phase separation (LLPS) into nucleoprotein condensates. To better understand the physics of LLPS that drive the formation of biomolecular condensates (known as coacervates), we investigate a model IDP system using a cationic elastin-like polypeptide (ELP), “E3”, that is engineered to phase separate and bind DNA upon coacervate formation. Using mean field Flory–Huggins (FH) theory, we create ternary phase diagrams to quantify DNA component partitioning within discrete protein- and solvent-rich phases across a range of salt and E3 compositions. We suggest a modified FH theory that combines canonical FH interaction parameters with an approximation of the Debye–Hückel theory to predict the strength of E3–DNA interactions and partitioning with a variable salt concentration. Finally, we establish a simple two-step DNA solution separation/purification assay to highlight the potential utility of our system. This model LLPS biopolymer platform represents an important chemical engineering-based contribution to synthetic biology and DNA technologies, with possible implications for origin of life discussions.
登录
查看更多内容
影响因子：
21.8
作者：
Wei MT;Elbaum-Garfinkle S;Holehouse AS;Chen CC;Feric M;Arnold CB;Priestley RD;Pappu RV;Brangwynne CP
通讯作者：
Brangwynne CP
影响因子：
21.8
作者：
Simon JR;Carroll NJ;Rubinstein M;Chilkoti A;López GP
通讯作者：
López GP
影响因子：
19
作者：
Protter DSW;Parker R
通讯作者：
Parker R
DOI：
10.1073/pnas.1504822112
发表时间：
2015-06-09
影响因子：
11.1
作者：
Elbaum-Garfinkle, Shana;Kim, Younghoon;Brangwynne, Clifford P.
通讯作者：
Brangwynne, Clifford P.
影响因子：
6.2
作者：
MacKay, J. Andrew;Callahan, Daniel J.;FitzGerald, Kelly N.;Chilkoti, Ashutosh
通讯作者：
Chilkoti, Ashutosh