Genetic Code Expansion in Pseudomonas putida KT2440.
Genetic Code Expansion in Pseudomonas putida KT2440.
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DOI：
10.1021/acssynbio.2c00325
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发表时间：
2022-11-18
影响因子：
4.7
通讯作者：
Niu, Wei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
He, Xinyuan;Gao, Tianyu;Chen, Yan;Liu, Kun;Guo, Jiantao;Niu, Wei
关键词：
恶臭假单胞菌KT2440是一种新兴的微生物底盘，用于从可再生原料和环境生物修复中生产生物化工产品。然而，研究、工程和调节这种生物体中的蛋白质复合体和生物合成酶的工具在很大程度上是不发达的。将非天然氨基酸(UnaA)结合到蛋白质中的遗传密码扩展可以促进这种努力，而且还能够对菌株的生物过程进行额外的控制。在这项工作中，我们建立了KT2440中两个广泛使用的古生菌tRNA合成酶和tRNA对的正交性。通过对解码系统的优化，以34.6-78%的效率将4个unAAs与UAG终止密码子结合到蛋白质中。此外，我们还通过将光交联型氨基酸对苯甲酰-L-苯丙氨酸(PBpa)掺入谷胱甘肽S转移酶(GSTA)和化学感觉反应调节器(CHEY)中，展示了遗传密码扩展的实用性，用于研究KT2440中的蛋白质-蛋白质相互作用。本工作首次报道了KT2440基因密码子的成功扩展。鉴于利用古生菌系统添加到蛋白质合成中的unAAs具有不同的结构和功能，我们的研究为未来研究和增强KT2440的生物学功能奠定了坚实的基础。
Pseudomonas putida KT2440 is an emerging microbial chassis for bio-based chemical production from renewable feedstocks and environmental bioremediation. However, tools for studying, engineering, and modulating protein complexes and biosynthetic enzymes in this organism are largely underdeveloped. Genetic code expansion for the incorporation of unnatural amino acids (unAAs) into proteins can advance such efforts and, furthermore, enable additional controls of biological processes of the strain. In this work, we established the orthogonality of two widely used archaeal tRNA synthetase and tRNA pairs in KT2440. Following the optimization of decoding systems, four unAAs were incorporated into proteins in response to a UAG stop codon at 34.6-78% efficiency. In addition, we demonstrated the utility of genetic code expansion through the incorporation of a photocrosslinking amino acid, p-benzoyl-L-phenylalanine (pBpa), into glutathione S-transferase (GstA) and a chemosensory response regulator (CheY) for protein-protein interaction studies in KT2440. This work reported the successful genetic code expansion in KT2440 for the first time. Given the diverse structure and functions of unAAs that have been added to protein syntheses using the archaeal systems, our research lays down a solid foundation for future work to study and enhance the biological functions of KT2440.
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