• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

使用高分辨率纳米孔镊子(SPRNT)对解旋酶迁移的单分子动力学进行建模。

Modelling single-molecule kinetics of helicase translocation using high-resolution nanopore tweezers (SPRNT).

机构信息

Department of Physics, University of Washington, Seattle, WA 98195, U.S.A.

出版信息

Essays Biochem. 2021 Apr 16;65(1):109-127. doi: 10.1042/EBC20200027.

DOI:10.1042/EBC20200027
PMID:33491732
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8722770/
Abstract

Single-molecule picometer resolution nanopore tweezers (SPRNT) is a technique for monitoring the motion of individual enzymes along a nucleic acid template at unprecedented spatiotemporal resolution. We review the development of SPRNT and the application of single-molecule kinetics theory to SPRNT data to develop a detailed model of helicase motion along a single-stranded DNA substrate. In this review, we present three examples of questions SPRNT can answer in the context of the Superfamily 2 helicase Hel308. With Hel308, SPRNT's spatiotemporal resolution enables resolution of two distinct enzymatic substates, one which is dependent upon ATP concentration and one which is ATP independent. By analyzing dwell-time distributions and helicase back-stepping, we show, in detail, how SPRNT can be used to determine the nature of these observed steps. We use dwell-time distributions to discern between three different possible models of helicase backstepping. We conclude by using SPRNT's ability to discern an enzyme's nucleotide-specific location along a DNA strand to understand the nature of sequence-specific enzyme kinetics and show that the sequence within the helicase itself affects both step dwell-time and backstepping probability while translocating on single-stranded DNA.

摘要

单分子皮米分辨率纳米孔镊子(SPRNT)是一种在前所未有的时空分辨率下监测单个酶沿着核酸模板运动的技术。我们回顾了 SPRNT 的发展以及将单分子动力学理论应用于 SPRNT 数据,以开发沿着单链 DNA 底物运动的解旋酶的详细模型。在本综述中,我们提出了 SPRNT 可以在超家族 2 解旋酶 Hel308 背景下回答的三个问题。对于 Hel308,SPRNT 的时空分辨率能够分辨出两种不同的酶亚基,一种依赖于 ATP 浓度,另一种则与 ATP 无关。通过分析停留时间分布和解旋酶回溯,我们详细展示了 SPRNT 如何用于确定观察到的这些步骤的性质。我们使用停留时间分布来区分解旋酶回溯的三种不同可能模型。最后,我们使用 SPRNT 区分酶在 DNA 链上核苷酸特异性位置的能力来了解序列特异性酶动力学的性质,并表明解旋酶本身的序列会影响单链 DNA 上的单步停留时间和回溯概率。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/d90d27a220d6/nihms-1764190-f0006.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/a8f35217081c/nihms-1764190-f0001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/71d402f66a4f/nihms-1764190-f0002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/a7b009f8026b/nihms-1764190-f0003.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/9031ece6c365/nihms-1764190-f0004.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/ad499760c825/nihms-1764190-f0005.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/d90d27a220d6/nihms-1764190-f0006.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/a8f35217081c/nihms-1764190-f0001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/71d402f66a4f/nihms-1764190-f0002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/a7b009f8026b/nihms-1764190-f0003.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/9031ece6c365/nihms-1764190-f0004.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/ad499760c825/nihms-1764190-f0005.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d934/8722770/d90d27a220d6/nihms-1764190-f0006.jpg

相似文献

1
Modelling single-molecule kinetics of helicase translocation using high-resolution nanopore tweezers (SPRNT).使用高分辨率纳米孔镊子(SPRNT)对解旋酶迁移的单分子动力学进行建模。
Essays Biochem. 2021 Apr 16;65(1):109-127. doi: 10.1042/EBC20200027.
2
Determining the effects of DNA sequence on Hel308 helicase translocation along single-stranded DNA using nanopore tweezers.利用纳米孔镊子测定 DNA 序列对 Hel308 解旋酶在单链 DNA 上的迁移的影响。
Nucleic Acids Res. 2019 Mar 18;47(5):2506-2513. doi: 10.1093/nar/gkz004.
3
Revealing dynamics of helicase translocation on single-stranded DNA using high-resolution nanopore tweezers.利用高分辨率纳米孔镊子揭示解旋酶在单链 DNA 上的迁移动态。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Nov 7;114(45):11932-11937. doi: 10.1073/pnas.1711282114. Epub 2017 Oct 16.
4
Subangstrom Measurements of Enzyme Function Using a Biological Nanopore, SPRNT.使用生物纳米孔SPRNT对酶功能进行亚埃级测量。
Methods Enzymol. 2017;582:387-414. doi: 10.1016/bs.mie.2016.09.038. Epub 2016 Dec 7.
5
MspA nanopore as a single-molecule tool: From sequencing to SPRNT.作为单分子工具的MspA纳米孔:从测序到单分子蛋白质-RNA纳米转运体检测
Methods. 2016 Aug 1;105:75-89. doi: 10.1016/j.ymeth.2016.03.026. Epub 2016 Apr 1.
6
Sequence-dependent mechanochemical coupling of helicase translocation and unwinding at single-nucleotide resolution.单核苷酸分辨率下解旋酶迁移和解旋的序列依赖性机械化学偶联。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Sep 6;119(36):e2202489119. doi: 10.1073/pnas.2202489119. Epub 2022 Aug 29.
7
Observing inhibition of the SARS-CoV-2 helicase at single-nucleotide resolution.观察到单核苷酸分辨率下 SARS-CoV-2 解旋酶的抑制作用。
Nucleic Acids Res. 2023 Sep 22;51(17):9266-9278. doi: 10.1093/nar/gkad660.
8
Nanopore tweezers measurements of RecQ conformational changes reveal the energy landscape of helicase motion.纳米孔镊子测量 RecQ 构象变化揭示解旋酶运动的能量景观。
Nucleic Acids Res. 2022 Oct 14;50(18):10601-10613. doi: 10.1093/nar/gkac837.
9
Two steps forward, one step back: determining XPD helicase mechanism by single-molecule fluorescence and high-resolution optical tweezers.前进两步,后退一步:通过单分子荧光和高分辨率光镊确定XPD解旋酶机制。
DNA Repair (Amst). 2014 Aug;20:58-70. doi: 10.1016/j.dnarep.2014.01.013. Epub 2014 Feb 21.
10
Subangstrom single-molecule measurements of motor proteins using a nanopore.使用纳米孔对运动蛋白进行亚埃级单分子测量。
Nat Biotechnol. 2015 Oct;33(10):1073-5. doi: 10.1038/nbt.3357. Epub 2015 Sep 28.

引用本文的文献

1
Single-molecule evidence of Entropic Pulling by Hsp70 chaperones.单分子证据表明热休克蛋白 70 伴侣通过熵拉力发挥作用。
Nat Commun. 2024 Oct 8;15(1):8604. doi: 10.1038/s41467-024-52674-y.
2
The Role of SF1 and SF2 Helicases in Biotechnological Applications.SF1和SF2解旋酶在生物技术应用中的作用。
Appl Biochem Biotechnol. 2024 Dec;196(12):9064-9084. doi: 10.1007/s12010-024-05027-w. Epub 2024 Aug 2.
3
Nanopore tweezers show fractional-nucleotide translocation in sequence-dependent pausing by RNA polymerase.纳米孔镊子显示 RNA 聚合酶在序列依赖性暂停中的分数核苷酸易位。

本文引用的文献

1
Nucleotide Analogues as Inhibitors of SARS-CoV-2 Polymerase, a Key Drug Target for COVID-19.核苷酸类似物作为 SARS-CoV-2 聚合酶的抑制剂,是 COVID-19 的一个关键药物靶点。
J Proteome Res. 2020 Nov 6;19(11):4690-4697. doi: 10.1021/acs.jproteome.0c00392. Epub 2020 Aug 5.
2
Should We Try SARS-CoV-2 Helicase Inhibitors for COVID-19 Therapy?我们是否应该尝试使用 SARS-CoV-2 解旋酶抑制剂治疗 COVID-19?
Arch Med Res. 2020 Oct;51(7):733-735. doi: 10.1016/j.arcmed.2020.05.024. Epub 2020 May 31.
3
Structural elucidation of SARS-CoV-2 vital proteins: Computational methods reveal potential drug candidates against main protease, Nsp12 polymerase and Nsp13 helicase.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jul 16;121(29):e2321017121. doi: 10.1073/pnas.2321017121. Epub 2024 Jul 11.
4
Observing inhibition of the SARS-CoV-2 helicase at single-nucleotide resolution.观察到单核苷酸分辨率下 SARS-CoV-2 解旋酶的抑制作用。
Nucleic Acids Res. 2023 Sep 22;51(17):9266-9278. doi: 10.1093/nar/gkad660.
5
Inhibition of the SARS-CoV-2 helicase at single-nucleotide resolution.以单核苷酸分辨率抑制严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)解旋酶。
bioRxiv. 2022 Oct 8:2022.10.07.511351. doi: 10.1101/2022.10.07.511351.
6
Nanopore tweezers measurements of RecQ conformational changes reveal the energy landscape of helicase motion.纳米孔镊子测量 RecQ 构象变化揭示解旋酶运动的能量景观。
Nucleic Acids Res. 2022 Oct 14;50(18):10601-10613. doi: 10.1093/nar/gkac837.
7
Sequence-dependent mechanochemical coupling of helicase translocation and unwinding at single-nucleotide resolution.单核苷酸分辨率下解旋酶迁移和解旋的序列依赖性机械化学偶联。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Sep 6;119(36):e2202489119. doi: 10.1073/pnas.2202489119. Epub 2022 Aug 29.
8
Biochemistry: one molecule at a time.生物化学:一次一个分子。
Essays Biochem. 2021 Apr 16;65(1):1-3. doi: 10.1042/EBC20210015.
严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)关键蛋白的结构解析:计算方法揭示了针对主要蛋白酶、Nsp12聚合酶和Nsp13解旋酶的潜在候选药物。
J Pharm Anal. 2020 Aug;10(4):320-328. doi: 10.1016/j.jpha.2020.04.008. Epub 2020 Apr 28.
4
The proximal origin of SARS-CoV-2.严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)的近端起源。
Nat Med. 2020 Apr;26(4):450-452. doi: 10.1038/s41591-020-0820-9.
5
Single-Molecule Analysis and Engineering of DNA Motors.单分子分析与 DNA 马达的工程化。
Chem Rev. 2020 Jan 8;120(1):36-78. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00361. Epub 2019 Oct 29.
6
Homology sensing via non-linear amplification of sequence-dependent pausing by RecQ helicase.RecQ 解旋酶通过序列依赖性暂停的非线性放大进行同源性感应。
Elife. 2019 Aug 29;8:e45909. doi: 10.7554/eLife.45909.
7
Increasing the accuracy of nanopore DNA sequencing using a time-varying cross membrane voltage.利用时变跨膜电压提高纳米孔 DNA 测序的准确性。
Nat Biotechnol. 2019 Jun;37(6):651-656. doi: 10.1038/s41587-019-0096-0. Epub 2019 Apr 22.
8
Determining the effects of DNA sequence on Hel308 helicase translocation along single-stranded DNA using nanopore tweezers.利用纳米孔镊子测定 DNA 序列对 Hel308 解旋酶在单链 DNA 上的迁移的影响。
Nucleic Acids Res. 2019 Mar 18;47(5):2506-2513. doi: 10.1093/nar/gkz004.
9
Revealing dynamics of helicase translocation on single-stranded DNA using high-resolution nanopore tweezers.利用高分辨率纳米孔镊子揭示解旋酶在单链 DNA 上的迁移动态。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Nov 7;114(45):11932-11937. doi: 10.1073/pnas.1711282114. Epub 2017 Oct 16.
10
Modulation of Escherichia coli UvrD Single-Stranded DNA Translocation by DNA Base Composition.DNA碱基组成对大肠杆菌UvrD单链DNA易位的调控
Biophys J. 2017 Oct 3;113(7):1405-1415. doi: 10.1016/j.bpj.2017.08.023.