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甲基化是一种广泛存在的天然修饰,具有多种调节和结构功能,由多种S-腺苷-L-甲硫氨酸(AdoMet)依赖性甲基转移酶(MT酶)进行。AdoMet辅因子由多聚甲硫氨酸腺苷转移酶家族(MAT)从甲硫氨酸(Met)和ATP产生。为了促进机制和功能研究,已经开发了重新利用MAT和MTase反应以接受来自相应前体的可转移基团的扩展策略。
最近,Vilnius University的Saulius Klimašauskas课题组通过小鼠MAT2A的结构导向工程,使甲硫氨酸类似物S-(6-叠氮基己基-2-炔基)-L-同型半胱氨酸(N3-Met)能够生物催化合成扩展的AdoMet类似物Ado-6-叠氮。
图片来源:J. Am. Chem. Soc.
同时,三种工程化MAT2A突变体显示出对扩展类似物的催化能力,并在不存在和存在竞争性Met的情况下能够与M.TaqI和小鼠DNMT1的工程化突变体的级联反应中实现DNA衍生化。
图片来源:J. Am. Chem. Soc.
随后,通过使用CRISPR-Cas基因组编辑将两种工程突变体作为MAT2A-DNMT1级联导入在小鼠胚胎干细胞中。在生理水平的Met存在下暴露于N3-Met后,所得细胞系保持正常的生存能力和DNA甲基化水平,并显示出Dnmt1依赖性的DNA修饰和延伸的叠氮化物标签。该研究首次证明了一个基因稳定的系统,用于生物合成生产扩展的AdoMet类似物,这使得能够在活哺乳动物细胞中温和地代谢标记DNMT特异性甲基化。
图片来源:J. Am. Chem. Soc.
原文标题:Engineered Methionine Adenosyltransferase Cascades for Metabolic Labeling of Individual DNA Methylomes in Live Cells
原文作者:Liepa Gasiulė, Vaidotas Stankevičius, Kotryna Kvederavičiu̅tė, Jonas Mindaugas Rimšelis, Vaidas Klimkevičius, Gražina Petraitytė, Audronė Rukšėnaitė, Viktoras Masevičius, and Saulius Klimašauskas*
https://doi.org/10.1021/jacs.4c06529
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