Expanding the genetic code with phosphotyrosine and phosphothreonine

项目总结： 这项拟议的工作旨在帮助开发一套新的使技术成为可能的技术，并有能力生产更多的合成纤维。 磷蛋白的目标是改变人类蛋白质的研究领域，这表明这是一种纯粹的行为。 基于观察的研究是一种将设计师和蛋白质生物合成的技术，以实现对生物的全面和全面的理解。 复杂的信号转导网络。但事实是，它的磷酸化过程的重要性被强调了。 磷酸化的蛋白质可以控制细胞内正常平衡的大部分方面，也可以控制蛋白质的异常。 磷酸化可能会导致癌症、高血压、糖尿病、糖尿病和神经退行性疾病。因此， 了解糖尿病患者蛋白质和磷酸化水平的差异模式是一种极端的生理学改变。 临床上对此也很感兴趣。由于我们不能对氨基酸残基进行分析，因此对其进行分析一直受到限制。 对这些化学修饰的控制是由于缺乏磷仿生技术，这可能充分概括了生物化学的基本原理。 磷酸化的氨基酸残基。目前，在进一步阐明磷酸化信号转导网络的基础上取得了进展。 由于缺乏有效的方法来生产含有特定蛋白质和磷酸化蛋白质组合的蛋白质，这一点阻碍了人们的努力。 氨基酸。尤其是，合成蛋白质的化学反应对于总磷蛋白的合成、合成和合成来说是不充分的。 传统的生物检测方法无法控制磷酸化水平。我们最近开发了一种新的检测方法。 尽管技术仅限于磷酸丝氨酸蛋白(PSer)，但它使重组磷蛋白的快速合成成为可能。 这项新的技术可以引导磷酸化的氨基酸在体内进入它们在生理上和相关的蛋白质位置。 蛋白质还没有让我们对蛋白质的功能和磷酸化的理解变得不完整，如果没有我们的访问。 为了使磷酸酪氨酸(PTyr)和磷酸苏氨酸(PThr)含有更多的蛋白质。具体的目标是：在目标1中，我们将继续。 利用诱变技术和实验室进化技术，设计出一种优化的酪氨酰甘氨酰-tRNA合成酶基因。 磷酸酪氨酸。在AIM 2中，我们将通过设计一种氨基酰基-tRNA来为解决这一新问题提供一种新的解决方案。 合成酶表示，人们可以将一种特殊的磷酸苏氨酸加到一种特殊的DNA密码子上，这种DNA密码子的读数是一种特殊的开放密码子。 独一无二的是，我们还将使用我们的基因重组的大肠杆菌细胞，在这些细胞中，我们可以打开或停止密码子。 我们可以将其转换成一种新的密码子，这些密码子可以将pThr基因和pTyr基因编码到重组基因中的准确位置。 蛋白质。其意义：我们的生物研究的总体成果将成为实现基因表达能力的新技术工具。 PTyr基因和pThr基因含有新的蛋白质，这将使我们能够广泛地研究这些疾病的作用机制，并使其无法使用。 直接致力于为人类疾病开发新的治疗方法。这项研究将成为首个能够重新创造人类的新技术。 疾病和疾病网络表示，他们很难渗透或不可能渗透，这将为他们建立更好的治疗模式。 解决其他的翻译后工作修改。更广泛地说，新提出的工作计划将不会使他们能够重新设计。 可编程的生物信号转导网络，由含有天然氨基酸的蛋白质和合成的非标准氨基酸组成。 有能力扩大聚合物网络的企业不仅具有天然聚合物的功能，而且能够生产新型的合成聚合物。 有各种不同的化学成分。

Project Summary  This proposed work seeks to develop a suite of enabling technologies capable of producing synthetic  phosphoproteins with the goal of transforming the field of human protein signaling from one that is purely  observation‐based into one that biosynthesizes designer proteins to achieve a comprehensive understanding of  complex signaling networks. The importance of phosphorylation is emphasized by the fact that  phosphorylated proteins control most aspects of normal cellular homeostasis.  Aberrations in protein  phosphorylation can drive cancer, hypertension, diabetes, and neurodegenerative disorders.  Thus,  understanding differential patterns of protein phosphorylation in disease states is of extreme physiological  and clinical interest.  Analysis of phosphorylated amino acid residues has been limited by our inability to  control these chemical modifications due to a lack of phosphomimetics that fully recapitulate the chemistry of  phosphorylated residues. Current progress toward the elucidation of phospho‐signaling networks is  hampered by the lack of methods to produce proteins containing specific combinations of phosphorylated  amino acids. In particular, synthetic chemistry is inadequate for total phosphoprotein synthesis, and  conventional biological methods do not control phosphorylation levels. We have recently developed a new  technology, albeit limited to phosphoserine (pSer), that enables the synthesis of recombinant phosphoproteins.   This technology directs phosphorylated amino acids into their physiologically relevant positions within  proteins yet our functional understanding of protein phosphorylation will remain incomplete without access  to phosphotyrosine (pTyr) and phosphothreonine (pThr) containing proteins. Specific Aims: In Aim 1, we will  utilize mutagenesis and laboratory evolution to engineer an optimized tyrosyl aminoacyl‐tRNA synthetase for  phosphotyrosine.  In Aim 2, we will provide a solution to this problem by engineering an aminoacyl‐tRNA  synthetase that can charge a phosphothreonine onto a special tRNA that reads a dedicated open codon.  Unique to our approach, we will also employ our genomically recoded E. coli cells in which open stop codons  can be converted into new sense codons that encode pThr and pTyr into precise locations in recombinant  proteins. Significance: The overall outcome of our studies will be an enabling technology for the expression of  pTyr and pThr containing proteins that will broadly enable research into disease mechanisms and can be used  directly to develop new therapies for human disease. This will be the first technology able to re‐create human  disease networks that are “difficult” or “impossible” to infiltrate, and will establish the paradigm for  addressing other post‐translational modifications. More broadly, the proposed work will enable the re‐design  of programmable signaling networks comprising proteins with natural and synthetic nonstandard amino acids  capable of expanding networks beyond their natural functions and of producing novel synthetic polymers  with diverse chemistries.