Novel protein switches for biosensi

Novel protein switches for biosensing and bioactivity regulation

Some natural protein domains sense specific input signals to make conformational changes, which inspired researchers to devise novel protein switches that can act as biosensors or regulators. One strategy of building such switches is based on the phenomenon of allostery, in which the conformational changes at a remote regulatory site can be propagated through to the active site, thus modulating bioactivity in either a negative or positive fashion. A proof-of-principle protein switch was created by Guntas and Ostermeier (2004), which made advantage of two allosteric enzymes with prerequisite effector-binding and catalytic functionalities. TEM-1 BLA was randomly inserted into MBP to create a library of approximately 20,000 fusions. After screening the bifunctional library members, they identified two switch proteins whose BLA activity could be modulated by the presence of maltose, and one of them displayed a 70% increase in kcat and an 80% increase in kcat/Km. Similarly, Meister and Joshi (2013) developed a switch by inserting the calmodulin domain (CaM) into BLA, taking advantage of the ability of CaM to change its conformation upon binding to peptide and ligands. The resulting allosteric enzyme showed an up to 120-fold increase in catalytic activity of the activated state compared with the inactive state. A more sophisticated example is the construction of proTeOn and proTeOff systems for controlling target gene expression in Escherichia coli as described by Volzing et al. (2011). Two protein devices that have switch-like features were built by fusing an inducible DNA-binding protein domain TetR (the tetracycline repressor) or rTetR (reverse-TetR) with the lux operon's transcription activation domain LuxR∆N (N-terminal truncation mutant of LuxR) ( Fig. 3b). In the proTeOn device, rTetR is unable to bind to the tetO operator in the absence of the inducer, anhydrotetracycline (aTc). Upon activation with aTc, rTetR undergoes a conformational change and binds tetO, allowing the fused LuxR∆N to bind the nearby luxbox sequence and thus upregulate the downstream gfp transcription. On the contrary, the proTeOff device involving TetR that behaves inversely from rTetR activates gfp expression only in the absence of aTc. As illustrated in this example, gene expression can be switched ON and OFF depending on the presence or absence of the inducer.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โปรตีนนวนิยายสวิตช์สำหรับควบคุม biosensing และทางชีวภาพSome natural protein domains sense specific input signals to make conformational changes, which inspired researchers to devise novel protein switches that can act as biosensors or regulators. One strategy of building such switches is based on the phenomenon of allostery, in which the conformational changes at a remote regulatory site can be propagated through to the active site, thus modulating bioactivity in either a negative or positive fashion. A proof-of-principle protein switch was created by Guntas and Ostermeier (2004), which made advantage of two allosteric enzymes with prerequisite effector-binding and catalytic functionalities. TEM-1 BLA was randomly inserted into MBP to create a library of approximately 20,000 fusions. After screening the bifunctional library members, they identified two switch proteins whose BLA activity could be modulated by the presence of maltose, and one of them displayed a 70% increase in kcat and an 80% increase in kcat/Km. Similarly, Meister and Joshi (2013) developed a switch by inserting the calmodulin domain (CaM) into BLA, taking advantage of the ability of CaM to change its conformation upon binding to peptide and ligands. The resulting allosteric enzyme showed an up to 120-fold increase in catalytic activity of the activated state compared with the inactive state. A more sophisticated example is the construction of proTeOn and proTeOff systems for controlling target gene expression in Escherichia coli as described by Volzing et al. (2011). Two protein devices that have switch-like features were built by fusing an inducible DNA-binding protein domain TetR (the tetracycline repressor) or rTetR (reverse-TetR) with the lux operon's transcription activation domain LuxR∆N (N-terminal truncation mutant of LuxR) ( Fig. 3b). In the proTeOn device, rTetR is unable to bind to the tetO operator in the absence of the inducer, anhydrotetracycline (aTc). Upon activation with aTc, rTetR undergoes a conformational change and binds tetO, allowing the fused LuxR∆N to bind the nearby luxbox sequence and thus upregulate the downstream gfp transcription. On the contrary, the proTeOff device involving TetR that behaves inversely from rTetR activates gfp expression only in the absence of aTc. As illustrated in this example, gene expression can be switched ON and OFF depending on the presence or absence of the inducer.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สวิตช์โปรตีนใหม่สำหรับ biosensing และการควบคุมทางชีวภาพโปรตีนธรรมชาติโดเมนบางความรู้สึกเฉพาะสัญญาณเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ซึ่งแรงบันดาลใจจากนักวิจัยประดิษฐ์สวิตช์โปรตีนนวนิยายที่เป็นไบโอเซนเซอร์หรือควบคุม . กลยุทธ์หนึ่งที่สร้างสวิตช์ดังกล่าวอยู่บนพื้นฐานของปรากฏการณ์ของ allostery ซึ่งในโครงสร้างการเปลี่ยนแปลงในเว็บไซต์ระยะไกลซึ่งสามารถขยายพันธุ์โดยผ่านเว็บไซต์ของการใช้งาน ดังนั้น ทั้งลบหรือบวกแฟชั่น หลักฐานการเปลี่ยนโปรตีนหลักถูกสร้างขึ้นโดย guntas และ ostermeier ( 2004 ) ซึ่งทำให้ประโยชน์ของเอนไซม์อัลโลสองด้วย ( และมีการรวมฟังก์ชันการ tem-1 บลาสุ่มแทรกลงใน MBP เพื่อสร้างห้องสมุดประมาณ 20000 fusions . หลังจากสมาชิกห้องสมุด bifunctional คัดกรองพวกเขาระบุสองเปลี่ยนโปรตีนที่มีกิจกรรมปลาสามารถปรับโดยการปรากฏตัวของน้ำตาล และหนึ่งของพวกเขาแสดงเพิ่มขึ้นใน kcat 70% และ 80% เพิ่ม kcat / km ในทำนองเดียวกัน และสเตอร์ โจชิ ( 2013 ) พัฒนาสลับโดยใส่คาลโมดูลินโดเมน ( CAM ) เป็นปลา การใช้ประโยชน์จากความสามารถของกล้องที่จะเปลี่ยนโครงสร้างของเปปไทด์และเมื่อจับกับลิแกนด์ . ส่งผลให้เอนไซม์อัลโลสแสดงถึง 120 พับเพิ่มกิจกรรมการกระตุ้นรัฐเมื่อเทียบกับสภาพใช้งาน ตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้น คือ การสร้าง proteon และระบบ proteoff การควบคุมการแสดงออกของยีนในแบคทีเรีย Escherichia coli เป้าหมายตามที่อธิบายไว้โดย volzing et al . ( 2011 ) อุปกรณ์สองโปรตีนที่ถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนคุณสมบัติ เช่น inducible ดีเอ็นเอโปรตีนโดเมนสี่ฟิวส์ ( tetracycline ผู้ควบคุม ) หรือ rtetr ( ย้อนกลับสี่ ) กับลักซ์ โอเปอรอนก็ถอดความเปิดใช้งานโดเมน luxr ∆ N ( ถูกตัดกลายพันธุ์ luxr ) ( รูปที่ 3B ) ใน proteon อุปกรณ์ rtetr ไม่สามารถผูกกับเตโตะ ) การขาดเอนไซม์ anhydrotetracycline , ( ATC ) เมื่อเปิดใช้งานกับ ATC rtetr ผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง และผูก เทโตะ ให้ผสม luxr ∆ N ผูกลำดับ luxbox ใกล้เคียงจึง upregulate บัณฑิตยสถาน GFP ล่อง ในทางตรงกันข้าม , proteoff อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับสี่ที่ผกผันจาก rtetr กระตุ้นการแสดงออกของ GFP ในการขาดงานของ ATC . ตามที่แสดงในตัวอย่างนี้ การแสดงออกของยีนสามารถเปิดและปิดขึ้นอยู่กับการแสดงตนหรือการขาดเอนไซม์ .