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嘧啶核苷酸的区域选择性化学酶促合成有助于RNA结构和动力学研究。

Regio-selective chemical-enzymatic synthesis of pyrimidine nucleotides facilitates RNA structure and dynamics studies.

作者信息

Alvarado Luigi J, LeBlanc Regan M, Longhini Andrew P, Keane Sarah C, Jain Niyati, Yildiz Zehra F, Tolbert Blanton S, D'Souza Victoria M, Summers Michael F, Kreutz Christoph, Dayie T Kwaku

机构信息

Center for Biomolecular Structure and Organization, Department of Chemistry and Biochemistry, University of Maryland, 1115 Biomolecular Sciences Building, College Park, MD 20782 (USA).

出版信息

Chembiochem. 2014 Jul 21;15(11):1573-7. doi: 10.1002/cbic.201402130. Epub 2014 Jun 20.

DOI:10.1002/cbic.201402130
PMID:24954297
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4127085/
Abstract

Isotope labeling has revolutionized NMR studies of small nucleic acids, but to extend this technology to larger RNAs, site-specific labeling tools to expedite NMR structural and dynamics studies are required. Using enzymes from the pentose phosphate pathway, we coupled chemically synthesized uracil nucleobase with specifically (13) C-labeled ribose to synthesize both UTP and CTP in nearly quantitative yields. This chemoenzymatic method affords a cost-effective preparation of labels that are unattainable by current methods. The methodology generates versatile (13) C and (15) N labeling patterns which, when employed with relaxation-optimized NMR spectroscopy, effectively mitigate problems of rapid relaxation that result in low resolution and sensitivity. The methodology is demonstrated with RNAs of various sizes, complexity, and function: the exon splicing silencer 3 (27 nt), iron responsive element (29 nt), Pro-tRNA (76 nt), and HIV-1 core encapsidation signal (155 nt).

摘要

同位素标记彻底改变了小分子核酸的核磁共振(NMR)研究,但要将这项技术扩展到更大的RNA,就需要位点特异性标记工具来加快NMR结构和动力学研究。利用磷酸戊糖途径中的酶,我们将化学合成的尿嘧啶核苷碱基与特异性(13)C标记的核糖偶联,以近乎定量的产率合成了UTP和CTP。这种化学酶法提供了一种经济高效的标记制备方法,这是目前方法无法实现的。该方法可生成通用的(13)C和(15)N标记模式,与弛豫优化的NMR光谱法一起使用时,可有效缓解导致低分辨率和低灵敏度的快速弛豫问题。该方法已在各种大小、复杂性和功能的RNA上得到验证:外显子剪接沉默子3(27个核苷酸)、铁反应元件(29个核苷酸)、原tRNA(76个核苷酸)和HIV-1核心包装信号(155个核苷酸)。

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