BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  25,542,493
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

34

Công nghệ sinh học

BB

Đặng Thanh Dũng(1)

Tạo enzyme nuclease có khả năng nhận diện cấu trúc g-quadruplex song song và cắt DNA tại vị trí đặc hiệu

Generation of a nuclease targeting parallel g-quadruplex for specific cutting of double stranded DNA

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên

2023

09

80-86

1859-2171

G-quadruplex, RHAU53-Fok1, Nuclease, DNA, Cắt đặc hiệu

G-quadruplex, RHAU53-Fok1, Nuclease, DNA, Specific cutting

G-quadruplex là cấu trúc bậc 2 của DNA hay RNA mà đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học như sao chép, phiên mã, dịch mã và kéo dài các telomeres. Do đó, cấu trúc G-quadruplex được xem như một phân tử mục tiêu trong việc thiết kế các thuốc trúng đích ứng dụng trong y sinh. Trong nghiên cứu này, nuclease mới được phát triển có khả năng nhắm mục tiêu G-quadruplex song song và thực hiện chức năng cắt tại vị trí đặc hiệu. Enzyme mới được tạo ra bằng phương pháp kết hợp phân tử peptit RHAU53 có khả năng nhận diện G-quadruplex song song với vùng protein xúc tác cắt của Fok1, tạo nên protein dung hợp RHAU53-Fok1. Protein dung hợp này có thể được biểu hiện trong hệ thống E. coli dưới sự cảm ứng của IPTG và được tinh chế bằng sắc ký ái lực với cột His. Đặc biệt, RHAU53-Fok1 có thể nhận diện và bám đặc hiệu vào cấu trúc G-quadruplex song song và cắt DNA sợi kép bên cạnh cấu trúc đó. Enzyme cắt DNA ở nhiều vị trí cho ra 1 sản phẩm chính và các sản phẩm phụ. Enzyme mới này được xem là công cụ tiềm năng cho việc lập bản đồ vị trí cấu trúc G-quadruplex trong bộ gen.

G-quadruplex is a secondary structure of DNA or RNA that plays an important role in many biological processes such as replication, transcription, translation and elongation of telomeres. Therefore, the G-quadruplex structure has emerged as a target molecule for drugs designation in biomedical applications. In this study, a novel nuclease which was developed can specifically target parallel G-quadruplex and play its catalytic function at a specific position. The novel nuclease was genetically generated by fusing a parallel G-quadruplex-recognized RHAU53 peptide motif with a catalytic protein domain of Fok1, resulting in the generation of RHAU53-Fok1. The fusion protein could be expressed in E. coli under IPTG inducer and purified by the his-tag affinity chromatography. Interestingly, RHAU53-Fok1 can se-lectively bind a parallel G-quadruplex and cut a double stranded DNA next to it. Cleavage of double stranded DNA by RHAU53-Fok1 showed multiple cutting sites on the substrate, resulting in a major fragment and several minor fragments. The novel nuclease provides a useful tool for recognizing and mapping the G-quadruplex structure in the genome.

TTKHCNQG, CTv 178

Xem toàn văn
  • [1] J. P. Guilinger, D. B. Thompson, D. R. Liu (2014), Fusion of catalytically inactive Cas9 to FokI nuclease,Nat Biotechnol
  • [2] F. D. Urnov et al. (2005), Highly efficient endogenous human gene correction using designed zinc-finger nucleases,Nature
  • [3] Y. G. Kim, J. Cha, S. Chandrasegaran (1996), Hybrid restriction enzymes: zinc finger fusions to Fok I cleavage domain,Proc Natl Acad Sci USA
  • [4] K. Y. Hu, J. A. Wuu, H. C. Kao, Y. T. Liu, S. H. Pai (1998), Isolation and characterization of a newly identified type II restriction endonuclease,Appl Biochem Biotechnol
  • [5] T. T. Thi Truong, C. Cao, D. T. Dang (2020), Parallel G-quadruplex-mediated protein dimerization and activation,RSC Adv
  • [6] D. T. Dang, A. T. Phan (2019), Development of a ribonuclease containing a G4-specific binding motif,Sci Rep
  • [7] D. T. Dang, A. T. Phan (2016), Development of Fluorescent Protein Probes Specific for Parallel G-Quadruplexes,Chembiochem
  • [8] D. T. Dang, L. T. A. Nguyen, T. T. T. Truong, H. D. Nguyen, A. T. Phan (2021), Construction of a G-quadruplex-specific DNA endonuclease,Chem Commun (Camb)
  • [9] B. Heddi, V. V. Cheong, E. Schmitt, Y. Mechulam, A. T. Phan (2020), Recognition of different base tetrads by RHAU (DHX36),J Struct Biol
  • [10] M. C. Chen et al. (2018), Structural basis of G-quadruplex unfolding by the DEAH/RHA helicase DHX36,Nature
  • [11] B. Heddi, V. V. Cheong, H. Martadinata, A. T. Phan (2015), Insights into G-quadruplex specific recognition by the DEAH-box helicase RHAU,Proc Natl Acad Sci USA
  • [12] S. D. Creacy, E. D. Routh, F. Iwamoto, Y. Nagamine, S. A. Akman, J. P. Vaughn (2008), G4 resolvase 1 binds both DNA and RNA tetramolecular quadruplex…,J Biol Chem
  • [13] S. M. Kerwin et al. (2000), Design of telomerase inhibitors based on G-quadruplex DNA,Abstracts of Papers of the ACS
  • [14] S. M. Kerwin (2000), G-quadruplex DNA as a target for drug design,Curr Pharm Des
  • [15] H. Y. Han, L. H. Hurley (2000), G-quadruplex DNA: a potential target for anti-cancer drug design,Trends Pharmacol Sci
  • [16] J. L. Mergny, C. Helene (1998), G-quadruplex DNA: A target for drug design,Nature Medicine
  • [17] L. T. A. Nguyen, D. T. Dang (2023), RHAU Peptides Specific for Parallel G-Quadruplexes,Mol Biotechnol
  • [18] C. Zhao et al. (2021), Targeting RNA G-Quadruplex in SARS-CoV-2,Angew Chem Int Ed Engl
  • [19] D. Ji et al. (2021), Discovery of G-quadruplex-forming sequences in SARS-CoV-2,Brief Bioinform
  • [20] R. Simone, P. Fratta, S. Neidle, G. N. Parkinson, A. M. Isaacs (2015), G-quadruplexes: Emerging roles in neurodegenerative diseases,Febs Lett
  • [21] S. P. P. Pany et al. (2019), Potential G-Quadruplex RNA-Forming Motifs at the 5'-UTR of PP2Acalpha mRNA,Chembiochem
  • [22] C. K. Kwok, Y. Ding, S. Shahid, S. M. Assmann, P. C. Bevilacqua (2015), A stable RNA G-quadruplex within the 5'-UTR of Arabidopsis thaliana ATR mRNA,Biochem J
  • [23] D. Lin et al. (2015), A benzindole substituted carbazole cyanine dye,Analyst
  • [24] S. Balasubramanian, L. H. Hurley, S. Neidle (2011), Targeting G-quadruplexes in gene promoters,Nat Rev Drug Discov
  • [25] D. J. Patel, A. T. Phan, V. Kuryavyi (2007), Human telomere, oncogenic promoter and 5'-UTR G-quadruplexes,Nucleic Acids Research
  • [26] G. N. Parkinson, M. P. H. Lee, S. Neidle (2002), Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA,Nature
  • [27] N. Maizels, L. T. Gray (2013), The G4 genome,PLoS Genet
  • [28] H. J. Lipps, D. Rhodes (2009), G-quadruplex structures: in vivo evidence and function,Trends in Cell Biology
  • [29] S. Burge, G. N. Parkinson, P. Hazel, A. K. Todd, S. Neidle (2006), Quadruplex DNA: sequence, topology and structure,Nucleic Acids Research
  • [30] D. Sen, W. Gilbert (1988), Formation of Parallel 4-Stranded Complexes by Guanine-Rich Motifs in DNA,Nature
  • [31] M. Gellert, M. N. Lipsett, D. R. Davies (1962), Helix Formation by Guanylic Acid,Proc. Natl. Acad. Sci. USA