Crystal structures reveal an elusive functional domain of pyrrolysyl-tRNA synthetase.
Crystal structures reveal an elusive functional domain of pyrrolysyl-tRNA synthetase.
复制标题
DOI：
10.1038/nchembio.2497
复制
发表时间：
2017-12
影响因子：
14.8
通讯作者：
Söll D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Suzuki T;Miller C;Guo LT;Ho JML;Bryson DI;Wang YS;Liu DR;Söll D
吡咯赖氨酰-tRNA合成酶（PylRS）是用非规范氨基酸进行遗传密码扩展的主要工具，但对其结构和活性的理解是不完整的。在这里，我们描述的晶体结构，以前未表征的基本N-末端结构域的这种独特的酶与tRNAPyl复合物。这种结构解释了为什么PylRS在从细菌到人类的广泛生物体中保持正交。该结构还说明了为什么PylRS对tRNAPyl的识别是反密码子非依赖性的;反密码子不接触酶。使用标准的微生物培养设备，我们建立了一种新的实验室进化方法-以前开发的噬菌体辅助连续进化的非连续对应物。通过这种方法，我们进化出了具有增强的活性和氨基酸特异性的新型PylRS变体。最后，我们采用了进化的PylRS变体来确定其N-末端结构域结构，并显示其突变如何改善PylRS在非经典氨基酸的遗传编码中的活性。
Pyrrolysyl-tRNA synthetase (PylRS) is a major tool in genetic code expansion with non-canonical amino acids, yet understanding of its structure and activity is incomplete. Here we describe the crystal structure of the previously uncharacterized essential N-terminal domain of this unique enzyme in complex with tRNAPyl. This structure explains why PylRS remains orthogonal in a broad range of organisms, from bacteria to humans. The structure also illustrates why tRNAPyl recognition by PylRS is anticodon-independent; the anticodon does not contact the enzyme. Using standard microbiological culture equipment, we then established a new method for laboratory evolution – a non-continuous counterpart of the previously developed phage-assisted continuous evolution. With this method, we evolved novel PylRS variants with enhanced activity and amino acid specificity. We finally employed an evolved PylRS variant to determine its N-terminal domain structure and show how its mutations improve PylRS activity in the genetic encoding of a non-canonical amino acid.
登录
查看更多内容
影响因子：
4.4
作者：
Gresham D;Dunham MJ
通讯作者：
Dunham MJ
影响因子：
6.4
作者：
Mukai T;Crnković A;Umehara T;Ivanova NN;Kyrpides NC;Söll D
通讯作者：
Söll D
影响因子：
3.2
作者：
Fan, Chenguang;Ho, Joanne M. L.;Chirathivat, Napon;Soell, Dieter;Wang, Yane-Shih
通讯作者：
Wang, Yane-Shih
影响因子：
4.5
作者：
Easton, Laura E.;Shibata, Yoko;Lukavsky, Peter J.
通讯作者：
Lukavsky, Peter J.
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K