• 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

三价稀土金属辅因子赋予 NP-DNA 聚合酶快速的活性。

Trivalent rare earth metal cofactors confer rapid NP-DNA polymerase activity.

机构信息

Center for Computational and Integrative Biology, Department of Molecular Biology, Massachusetts General Hospital, Boston, MA 02114, USA.

Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA.

出版信息

Science. 2023 Oct 27;382(6669):423-429. doi: 10.1126/science.adh5339. Epub 2023 Oct 26.

DOI:10.1126/science.adh5339
PMID:37883544
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10886449/
Abstract

A DNA polymerase with a single mutation and a divalent calcium cofactor catalyzes the synthesis of unnatural N3'→P5' phosphoramidate (NP) bonds to form NP-DNA. However, this template-directed phosphoryl transfer activity remains orders of magnitude slower than native phosphodiester synthesis. Here, we used time-resolved x-ray crystallography to show that NP-DNA synthesis proceeds with a single detectable calcium ion in the active site. Using insights from isotopic and elemental effects, we propose that one-metal-ion electrophilic substrate activation is inferior to the native two-metal-ion mechanism. We found that this deficiency in divalent activation could be ameliorated by trivalent rare earth and post-transition metal cations, substantially enhancing NP-DNA synthesis. Scandium(III), in particular, confers highly specific NP activity with kinetics enhanced by more than 100-fold over calcium(II), yielding NP-DNA strands up to 100 nucleotides in length.

摘要

一种具有单个突变和二价钙离子辅助因子的 DNA 聚合酶可以催化非天然的 N3'→P5' 膦酸酰胺(NP)键的合成,从而形成 NP-DNA。然而,这种模板指导的磷酸转移活性仍然比天然的磷酸二酯合成慢几个数量级。在这里,我们使用时间分辨 X 射线晶体学表明,NP-DNA 的合成是在活性位点中单个可检测的钙离子进行的。利用同位素和元素效应的见解,我们提出单金属离子亲电底物活化不如天然的双金属离子机制有效。我们发现,这种二价离子活化的缺陷可以通过三价稀土和后过渡金属阳离子得到改善,从而大大提高 NP-DNA 的合成。特别是钪(III),赋予了高度特异性的 NP 活性,其动力学比钙(II)增强了 100 多倍,生成了长达 100 个核苷酸的 NP-DNA 链。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d107/10886449/14cf5c2b2b97/nihms-1967000-f0002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d107/10886449/d82e16a8319c/nihms-1967000-f0001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d107/10886449/14cf5c2b2b97/nihms-1967000-f0002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d107/10886449/d82e16a8319c/nihms-1967000-f0001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d107/10886449/14cf5c2b2b97/nihms-1967000-f0002.jpg

相似文献

1
Trivalent rare earth metal cofactors confer rapid NP-DNA polymerase activity.三价稀土金属辅因子赋予 NP-DNA 聚合酶快速的活性。
Science. 2023 Oct 27;382(6669):423-429. doi: 10.1126/science.adh5339. Epub 2023 Oct 26.
2
Synthesis of phosphoramidate-linked DNA by a modified DNA polymerase.通过改良的 DNA 聚合酶合成磷酸酰胺键连接的 DNA。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Mar 31;117(13):7276-7283. doi: 10.1073/pnas.1922400117. Epub 2020 Mar 18.
3
Capture of a third Mg²⁺ is essential for catalyzing DNA synthesis.捕获第三个镁离子对于催化DNA合成至关重要。
Science. 2016 Jun 10;352(6291):1334-7. doi: 10.1126/science.aad9633.
4
Effect of oxidatively damaged DNA on the active site preorganization during nucleotide incorporation in a high fidelity polymerase from Bacillus stearothermophilus.氧化损伤的DNA对嗜热脂肪芽孢杆菌高保真聚合酶核苷酸掺入过程中活性位点预组织的影响。
Proteins. 2008 May 15;71(3):1360-72. doi: 10.1002/prot.21824.
5
RNA mimetics: oligoribonucleotide N3'-->P5' phosphoramidates.RNA模拟物:3'-5'硫代磷酸寡核糖核苷酸。
Nucleic Acids Res. 1998 Sep 15;26(18):4160-7. doi: 10.1093/nar/26.18.4160.
6
alpha-Oligodeoxyribonucleotide N3'-->P5' phosphoramidates: synthesis and duplex formation.α-寡脱氧核糖核苷酸3'-N→5'-P氨基磷酸酯:合成与双链形成
Nucleic Acids Res. 1998 Feb 15;26(4):1099-106. doi: 10.1093/nar/26.4.1099.
7
DNA polymerase activity on synthetic N3'→P5' phosphoramidate DNA templates.DNA 聚合酶在合成的 N3'→P5' 膦酸酰胺 DNA 模板上的活性。
Nucleic Acids Res. 2019 Sep 26;47(17):8941-8949. doi: 10.1093/nar/gkz707.
8
NMR solution structure of the N3' --> P5' phosphoramidate duplex d(CGCGAATTCGCG)2 by the iterative relaxation matrix approach.通过迭代弛豫矩阵法解析 N3'→P5' 氨基磷酸酯双链 d(CGCGAATTCGCG)2 的核磁共振溶液结构。
Biochemistry. 1998 Sep 1;37(35):12082-93. doi: 10.1021/bi980711y.
9
Structural basis for proficient incorporation of dTTP opposite O6-methylguanine by human DNA polymerase iota.人 DNA 聚合酶 ι有效掺入 dTTP 对 O6-甲基鸟嘌呤的结构基础。
J Biol Chem. 2010 Dec 24;285(52):40666-72. doi: 10.1074/jbc.M110.183665. Epub 2010 Oct 20.
10
Synthesis of N3'-P5'-linked phosphoramidate DNA by nonenzymatic template-directed primer extension.非酶模板指导引物延伸合成 N3'-P5'-连接的膦酸酯 DNA。
J Am Chem Soc. 2013 Jan 16;135(2):924-32. doi: 10.1021/ja311164j. Epub 2013 Jan 7.

引用本文的文献

1
Measuring XNA polymerase fidelity in a hydrogel particle format.以水凝胶颗粒形式测量XNA聚合酶保真度。
Nucleic Acids Res. 2025 Jan 24;53(3). doi: 10.1093/nar/gkaf038.
2
Catalytic Metal Ion-Substrate Coordination during Nonenzymatic RNA Primer Extension.非酶 RNA 引物延伸过程中催化金属离子-底物配位。
J Am Chem Soc. 2024 Apr 17;146(15):10632-10639. doi: 10.1021/jacs.4c00323. Epub 2024 Apr 5.

本文引用的文献

1
Introducing a New Bond-Forming Activity in an Archaeal DNA Polymerase by Structure-Guided Enzyme Redesign.通过结构导向的酶重新设计在古菌 DNA 聚合酶中引入新的键形成活性。
ACS Chem Biol. 2022 Jul 15;17(7):1924-1936. doi: 10.1021/acschembio.2c00373. Epub 2022 Jul 1.
2
New chemistries and enzymes for synthetic genetics.用于合成遗传学的新化学物质和酶。
Curr Opin Biotechnol. 2022 Apr;74:129-136. doi: 10.1016/j.copbio.2021.11.004. Epub 2021 Dec 6.
3
Synthesis of phosphoramidate-linked DNA by a modified DNA polymerase.通过改良的 DNA 聚合酶合成磷酸酰胺键连接的 DNA。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Mar 31;117(13):7276-7283. doi: 10.1073/pnas.1922400117. Epub 2020 Mar 18.
4
Macromolecular structure determination using X-rays, neutrons and electrons: recent developments in Phenix.利用 X 射线、中子和电子进行高分子结构测定: Phenix 的最新进展。
Acta Crystallogr D Struct Biol. 2019 Oct 1;75(Pt 10):861-877. doi: 10.1107/S2059798319011471. Epub 2019 Oct 2.
5
DNA polymerase activity on synthetic N3'→P5' phosphoramidate DNA templates.DNA 聚合酶在合成的 N3'→P5' 膦酸酰胺 DNA 模板上的活性。
Nucleic Acids Res. 2019 Sep 26;47(17):8941-8949. doi: 10.1093/nar/gkz707.
6
Template-Directed Nonenzymatic Primer Extension Using 2-Methylimidazole-Activated Morpholino Derivatives of Guanosine and Cytidine.使用 2-甲基咪唑激活的鸟苷和胞苷的吗啉代衍生物进行模板指导的非酶引物延伸。
J Am Chem Soc. 2019 Jul 31;141(30):12159-12166. doi: 10.1021/jacs.9b06453. Epub 2019 Jul 23.
7
Nonenzymatic Template-Directed Synthesis of Mixed-Sequence 3'-NP-DNA up to 25 Nucleotides Long Inside Model Protocells.非酶模板指导的混合序列 3'-NP-DNA 在模型原核细胞内的长达 25 个核苷酸的合成。
J Am Chem Soc. 2019 Jul 3;141(26):10481-10488. doi: 10.1021/jacs.9b04858. Epub 2019 Jun 20.
8
Time-lapse crystallography snapshots of a double-strand break repair polymerase in action.双链断裂修复聚合酶作用过程中的延时晶体学快照。
Nat Commun. 2017 Aug 15;8(1):253. doi: 10.1038/s41467-017-00271-7.
9
Detection of Reaction Intermediates in Mg-Dependent DNA Synthesis and RNA Degradation by Time-Resolved X-Ray Crystallography.通过时间分辨X射线晶体学检测镁依赖的DNA合成和RNA降解中的反应中间体
Methods Enzymol. 2017;592:283-327. doi: 10.1016/bs.mie.2017.03.022. Epub 2017 May 3.
10
Processing of X-ray diffraction data collected in oscillation mode.振荡模式下收集的X射线衍射数据的处理。
Methods Enzymol. 1997;276:307-26. doi: 10.1016/S0076-6879(97)76066-X.