Noncanonical amino acid mutagenesis in response to recoding signal-enhanced quadruplet codons.
Noncanonical amino acid mutagenesis in response to recoding signal-enhanced quadruplet codons.
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DOI：
10.1093/nar/gkac474
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发表时间：
2022-09-09
影响因子：
14.9
通讯作者：
Guo, Jiantao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen, Yan;He, Xinyuan;Ma, Bin;Liu, Kun;Gao, Tianyu;Niu, Wei;Guo, Jiantao
虽然琥珀抑制是将非经典氨基酸引入活细胞中的蛋白质中的最常见方法，但四重密码子解码具有使具有多达256个新密码子的遗传密码大大扩展的潜力，用于蛋白质生物合成。由于三联体密码子是自然界中遗传密码的主要形式，因此四联体密码子解码通常显示有限的效率。在这项工作中，我们开发了一种新的方法，显着提高四联体UAGN和AGGN（N = A，U，G，C）密码子解码效率，通过使用嵌入在mRNA中的重编码信号。在具有代表性的编码信号下，含有UAGN和AGGN密码子的突变体蛋白的表达水平分别达到野生型蛋白的48%和98%。此外，该策略减轻了基于琥珀抑制的系统通读内源性终止密码子的共同关注。由于在内源性UAGN和AGGN序列附近很少发现合成的重新编码信号，因此预期低水平的不期望的抑制。我们的策略将大大提高非经典氨基酸诱变在活细胞研究中的实用性。
While amber suppression is the most common approach to introduce noncanonical amino acids into proteins in live cells, quadruplet codon decoding has potential to enable a greatly expanded genetic code with up to 256 new codons for protein biosynthesis. Since triplet codons are the predominant form of genetic code in nature, quadruplet codon decoding often displays limited efficiency. In this work, we exploited a new approach to significantly improve quadruplet UAGN and AGGN (N = A, U, G, C) codon decoding efficiency by using recoding signals imbedded in mRNA. With representative recoding signals, the expression level of mutant proteins containing UAGN and AGGN codons reached 48% and 98% of that of the wild-type protein, respectively. Furthermore, this strategy mitigates a common concern of reading-through endogenous stop codons with amber suppression-based system. Since synthetic recoding signals are rarely found near the endogenous UAGN and AGGN sequences, a low level of undesirable suppression is expected. Our strategy will greatly enhance the utility of noncanonical amino acid mutagenesis in live-cell studies.
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