Extensive breaking of genetic code degeneracy with non-canonical amino acids.
Extensive breaking of genetic code degeneracy with non-canonical amino acids.
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DOI：
10.1038/s41467-023-40529-x
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发表时间：
2023-08-17
影响因子：
16.6
通讯作者：
Hartman, Matthew C. T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
McFeely, Clinton A. L.;Shakya, Bipasana;Makovsky, Chelsea A.;Haney, Aidan K.;Cropp, T. Ashton;Hartman, Matthew C. T.
遗传密码扩增（GCE）为创造合成生物体和利用体外翻译的药物发现方法提供了许多令人兴奋的机会。GCE的一种类型，即有义密码子重排（SCR），专注于打破仅编码20个氨基酸的61个有义密码子的简并性。SCR具有很大的遗传密码扩展潜力，但广泛的SCR受到tRNA的转录后修饰和核糖体对这些tRNA的摆动阅读的限制。为了更好地理解密码子-tRNA配对，在这里，我们开发了一种检测方法来评估氨酰-tRNA相互竞争给定密码子的能力。然后，我们表明，超精确的核糖体突变体表现出减少摆动阅读，并与未修饰的tRNA配对时，导致广泛的和可预测的SCR。总之，我们在9个密码子中编码了7个不同的氨基酸，跨越了两个密码子盒，从而证明遗传密码拥有比以前预期的更多的可重新分配空间，为广泛的遗传密码工程打开了大门。遗传密码扩展受限于仅编码20个氨基酸的61个有义密码子的简并性。在这里，作者表明，通过结合超精确的核糖体和体外转录的tRNA，可以实现有义密码子简并性的显著和广泛的破坏。
Genetic code expansion (GCE) offers many exciting opportunities for the creation of synthetic organisms and for drug discovery methods that utilize in vitro translation. One type of GCE, sense codon reassignment (SCR), focuses on breaking the degeneracy of the 61 sense codons which encode for only 20 amino acids. SCR has great potential for genetic code expansion, but extensive SCR is limited by the post-transcriptional modifications on tRNAs and wobble reading of these tRNAs by the ribosome. To better understand codon-tRNA pairing, here we develop an assay to evaluate the ability of aminoacyl-tRNAs to compete with each other for a given codon. We then show that hyperaccurate ribosome mutants demonstrate reduced wobble reading, and when paired with unmodified tRNAs lead to extensive and predictable SCR. Together, we encode seven distinct amino acids across nine codons spanning just two codon boxes, thereby demonstrating that the genetic code hosts far more re-assignable space than previously expected, opening the door to extensive genetic code engineering. Genetic code expansion is limited by the degeneracy of the 61 sense codons which encode for only 20 amino acids. Here, the authors show that by combining hyperaccurate ribosomes and in vitro transcribed tRNAs, dramatic and extensive breaking of sense codon degeneracy can be achieved.
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大肠杆菌氨基酰基-TRNA合成酶的非典型氨基酸底物。
DOI：
10.1002/cbic.202100299
发表时间：
2022-01-05
期刊：
Chembiochem : a European journal of chemical biology
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1261/rna.040030.113
发表时间：
2013-12
期刊：
RNA (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Demirci H;Wang L;Murphy FV 4th;Murphy EL;Carr JF;Blanchard SC;Jogl G;Dahlberg AE;Gregory ST
通讯作者：
Gregory ST
影响因子：
14.9
作者：
Boccaletto P;Stefaniak F;Ray A;Cappannini A;Mukherjee S;Purta E;Kurkowska M;Shirvanizadeh N;Destefanis E;Groza P;Avşar G;Romitelli A;Pir P;Dassi E;Conticello SG;Aguilo F;Bujnicki JM
通讯作者：
Bujnicki JM
影响因子：
14.9
作者：
Cui Z;Wu Y;Mureev S;Alexandrov K
通讯作者：
Alexandrov K
DOI：
10.1073/pnas.0509219103
发表时间：
2006-03-21
影响因子：
11.1
作者：
Hartman, MCT;Josephson, K;Szostak, JW
通讯作者：
Szostak, JW