课题基金 / 基金详情

基于TPT3/NaM型非天然碱基核苷酸的无细胞基因表达研究

批准号:
22077027
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
李凌君
依托单位:
学科分类:
生物分子的化学生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李凌君

项目摘要

结项摘要

李凌君的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
非天然碱基是一类能够模拟天然碱基功能,在源头上对遗传信息进行编码、存储和提取的分子。但是,目前在细胞体系中进行的非天然碱基基因表达不可避免地受到细胞膜的屏障和细胞生长的限制,复杂的细胞表达系统严重阻碍了非天然碱基研究及其生物医学应用。为此,本课题拟以无细胞体系为研究对象,通过化学生物学交叉研究方法,探索构筑新型简单、高效的非天然碱基无细胞基因表达途径。我们将从前期发现的具有最佳体外复制活性的TPT3/NaM型非天然碱基结构改造入手,在分子层面研究和阐明非天然碱基核苷酸进行高效无细胞蛋白表达的化学结构特征;在密码子层面研究和揭示非天然碱基与天然碱基组合编码非天然氨基酸的构效关系和互作机制;在整体层面上,建立非天然碱基无细胞基因表达系统的基本构筑原则和优化策略。本研究将从源头上为非天然碱基谱写遗传密码提供新的研究平台,为蛋白质改造及生物大分子药物创制提供前瞻性技术储备。
英文摘要
Unnatural base pairs are a class of promising nucleotide derivatives, which can be used to store, code and retrieve gene informaton by mimicing the fucntions of natural base pairs (A/T(U), G/C). However, the cellular gene expression systems for unnatural base pairs suffer from the obstruction of cellular membranes and the constraint of sustaining cell growth. The complexity of cellular gene expression systems have severely limited the synthetic biological study of unnatural base pairs and their further applications in the biomedical fields. In the project, based on the our previously researches in finding TPT3/NaM unnatural base pair bearing the highest replicate efficiecy and fidelity, we will focus on the cell-free gene expression systems, and attempt to build a new efficient and concise unnatural-base-pair cell-free gene expression system by use of chemical biological methods. In the level of molecules, we will study which kind of TPT3/NaM-type nucleotides can promote the cell-free gene expression with optimal biological activities, and then illustrate their chemical features. In the level of gene code, we will study how to use the unnatural bases to design extended gene code via combinations with natural bases, and then investigate possible interactions of the unnatural gene codes under cell-free gene expression systems. In the integrity level, we will build the principle of making efficient and concise TPT3/NaM-unnatural-base-pair cell-free gene expression system, and then indicate how to improve the properties of such gene expression systems. These researches will offer a new platform from the orgin to explore how the unnatural base pairs extend the gene codes, and lay a foundation for developments of forward-looking technologies in fields of protein drugs and other branches of biomedicine.
非天然碱基是一类能够模拟天然碱基在源头上对遗传信息进行编码、存储和提取的分子。依据项目计划书,在项目执行期内我们以TPT3-NaM型非天然碱基为结构改造基础,分别从非天然碱基核苷酸分子的合成层面、新型非天然碱基密码子的构建层面、以及非天然碱基核苷酸综合复制转录与翻译的层面开展研究工作,取得以下成果。设计合成了43种非天然碱基核苷酸,从中获得了M3T-TPT3和epsilonC-NaM两种类型的具有高度无细胞基因复制活性和准确度的新结构非天然碱基对,其复制忠实性均大于99.96%。首次建立了在无细胞条件下新结构非天然核苷酸M3T体外转录、逆转录和转录序列偏好性评价的系列研究平台。通过转录条件优化,M3T体外转录特异性达到99%以上;通过逆转录条件优化,建立了转录效率评价和转录位点识别的通用方法;通过随机序列的转录序列—逆转录—深度测序,首次实现了对于人工碱基基因密码转录序列偏好性的高通量分析,获得了大于80%的人工基因密码高效转录序列文库。在综合翻译环节,以M3T和TPT3碱基对为代表,高效率合成包含人工碱基反密码子的tRNA,利用两种方法实现了其非天然氨基酸cell-free氨酰化;高效合成了包含新结构人工碱基的密码子(A-M3T-C)的sfGFP基因表达mRNA;利用大肠杆菌建立了无细胞表达系统,实现了利用A-M3T-C人工碱基基因密码子和T-TPT3-G人工碱基基因反密码子,编码非天然氨基酸AzK进行sfGFP蛋白表达。项目执行期内以第一标注在J. Am. Chem. Soc, Nucleic Acid Res. ACS Synth. Biol. 等发表研究论文8篇;申请国家发明专利4项,转让专利2项;所建立的人工碱基基因密码研究平台已用于功能核酸及核酸药物的创制。
非天然碱基核苷酸与细胞(p)ppGpp信号系统的相互作用研究
  • 批准号:
    2211101187
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    0.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李凌君
  • 依托单位:
非天然碱基核苷酸与细胞(p)ppGpp信号系统的相互作用研究
  • 批准号:
    22111530224
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    3.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    李凌君
  • 依托单位:
蛋白质ADP-核糖化稳定结构模拟物的设计合成及化学遗传学研究
  • 批准号:
    21778015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李凌君
  • 依托单位:
新型疏水性非天然碱基对的设计合成及其DNA复制活性研究
  • 批准号:
    21472036
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李凌君
  • 依托单位:
国内基金
海外基金