Identification of efficient prokaryotic cell-penetrating peptides with applications in bacterial biotechnology.
Identification of efficient prokaryotic cell-penetrating peptides with applications in bacterial biotechnology.
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DOI：
10.1038/s42003-021-01726-w
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发表时间：
2021-02-15
影响因子：
5.9
通讯作者：
Na D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee HM;Ren J;Tran KM;Jeon BM;Park WU;Kim H;Lee KE;Oh Y;Choi M;Kim DS;Na D
在细菌生物技术中，通常需要将功能蛋白直接递送到活细胞中进行遗传操作或生理修饰，而不是从质粒中产生功能蛋白。我们构建了能够将蛋白质货物递送到细菌中的细胞穿透肽（CPP）库，并开发了CPP缀合蛋白的有效递送方法。我们筛选了在大肠杆菌中没有显著细胞毒性的高效CPP的文库，并开发了用于预测查询肽的渗透效率的模型，从而能够设计新的高效CPP。作为概念验证，我们在大肠杆菌中使用CPP进行质粒固化。coli中进行标记基因切除。总之，我们证明了CPP在细菌工程中的实用性。CPP的使用将促进细菌生物技术，如基因工程、合成生物学、代谢工程和生理学研究。Lee等人构建了一个细胞穿透肽（CPP）文库，并鉴定了可以穿透细菌细胞而对细胞活力影响最小或没有影响的CPP。对于确定的顶级CPP候选物，评估其向细菌递送大分子（如I-SceI和Cre重组酶蛋白）的能力作为潜在应用的概念验证研究。
In bacterial biotechnology, instead of producing functional proteins from plasmids, it is often necessary to deliver functional proteins directly into live cells for genetic manipulation or physiological modification. We constructed a library of cell-penetrating peptides (CPPs) capable of delivering protein cargo into bacteria and developed an efficient delivery method for CPP-conjugated proteins. We screened the library for highly efficient CPPs with no significant cytotoxicity in Escherichia coli and developed a model for predicting the penetration efficiency of a query peptide, enabling the design of new and efficient CPPs. As a proof-of-concept, we used the CPPs for plasmid curing in E. coli and marker gene excision in Methylomonas sp. DH-1. In summary, we demonstrated the utility of CPPs in bacterial engineering. The use of CPPs would facilitate bacterial biotechnology such as genetic engineering, synthetic biology, metabolic engineering, and physiology studies. Lee et al. construct a cell-penetrating peptides (CPP) library and identify CPPs that can penetrate bacterial cells with minimum or no impact on cell viability. For the identified top CPP candidates, their abilities to deliver macromolecules such as I-SceI and Cre recombinase proteins to bacteria are evaluated as proof-of-concept studies for potential applications.
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