Switching transcription with bacterial RNA polymerase through photocaging, photorelease and phosphorylation reactions in the major groove of DNA

. 2019 Apr 14 ; 10 (14) : 3937-3942. [epub] 20190304

Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Anglie, Velká Británie Médium electronic-ecollection

Typ dokumentu časopisecké články

Perzistentní odkaz   https://www.medvik.cz/link/pmid31015933

We report proof of principle biomimetic switching of transcription in vitro through non-natural chemical reactions in the major groove of DNA templates. Photocaged DNA templates containing nitrobenzyl-protected 5-hydroxymethyluracil or - cytosine permitted no transcription with E. coli RNA polymerase (OFF state). Their irradiation with 400 nm light resulted in DNA templates containing hydroxymethylpyrimidines, which switched transcription ON with a higher yield (250-350%) compared to non-modified DNA. Phosphorylation of templates containing 5-hydroxymethyluracil (but not 5-hydroxymethylcytosine) then turned transcription OFF again. It is the first step towards artificial bioorthogonal chemical epigenetics.

Zobrazit více v PubMed

Chen K., Zhao B. S., He C. Cell Chem. Biol. 2016;23:74–85. PubMed PMC

Lu J. X., Zhao B. S., He C. Chem. Rev. 2015;115:2225–2239. PubMed PMC

Carell T., Kurz M. Q., Müller M., Rossa M., Spada F. Angew. Chem., Int. Ed. 2018;57:4296–4312. PubMed

Luo C., Hajkova P., Ecker J. R. Science. 2018;361:1336–1340. PubMed PMC

Raiber E.-A., Hardisty R., van Delft P., Balasubramanian S. Nat. Rev. Chem. 2017;1:0069.

Wang L., Zhou Y., Xu L., Xiao R., Lu X., Chen L., Chong J., Li H., He C., Fu X.-D., Wang D. Nature. 2015;523:621–625. PubMed PMC

Perera A., Eisen D., Wagner M., Laube S. K., Künzel A. F., Koch S., Steinbacher J., Schulze E., Splith V., Mittermeier N., Muller M., Biel M., Carell T., Michalakis S. Cell Rep. 2015;11:283–294. PubMed

Kitsera N., Allgayer J., Parsa E., Geier N., Rossa M., Carell T., Khobta A. Nucleic Acids Res. 2017;45:11033–11042. PubMed PMC

Cheng X., Blumenthal R. M. Biochemistry. 2010;49:2999–3008. PubMed PMC

Ngo T. T. M., Yoo J., Dai Q., Zhang Q., He C., Aksimentiev A., Ha T. Nat. Commun. 2016;7:10813. PubMed PMC

Jeltsch A. ChemBioChem. 2002;3:274–293. PubMed

Schiesser S., Pfaffeneder T., Sadeghian K., Hackner B., Steigenberger B., Schröder A. S., Steinbacher J., Kashiwazaki G., Höfner G., Wanner K. T., Ochsenfeld C., Carell T. J. Am. Chem. Soc. 2013;135:14593–14599. PubMed

Iwan K., Rahimoff R., Kirchner A., Spada F., Schröder A. S., Kosmatchev O., Ferizaj S., Steinbacher J., Parsa E., Müller M., Carell T. Nat. Chem. Biol. 2018;14:72–78. PubMed

Wu H., Zhang Y. Cell. 2014;156:45–68. PubMed PMC

Wu X., Zhang Y. Nat. Rev. Genet. 2017;18:517–534. PubMed

Mellén M., Ayata P., Heintz N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017;114:E7812–E7821. PubMed PMC

Bachman M., Uribe-Lewis S., Yang X., Williams M., Murrell A., Balasubramanian S. Nat. Chem. 2014;6:1049–1055. PubMed PMC

Viswanathan A., Doetsch P. W. J. Biol. Chem. 1998;273:21276–21281. PubMed

Kitsera N., Stathis D., Lühnsdorf B., Müller H., Carell T., Epe B., Khobta A. Nucleic Acids Res. 2011;39:5926–5934. PubMed PMC

You C., Wang Y. Nat. Protoc. 2015;10:1389–1406. PubMed PMC

You C., Wang J., Dai X., Wang Y. Nucleic Acids Res. 2015;43:1012–1018. PubMed PMC

Fleming A. M., Ding Y., Burrows C. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017;114:2604–2609. PubMed PMC

Ogasawara S. ACS Synth. Biol. 2018;7:2507–2513. PubMed

Raindlová V., Janoušková M., Slavíčková M., Perlíková P., Boháčová S., Milisavljevič N., Šanderová H., Benda M., Barvík I., Krásný L., Hocek M. Nucleic Acids Res. 2016;44:3000–3012. PubMed PMC

Pfaffeneder T., Spada F., Wagner M., Brandmayr C., Laube S. K., Eisen D., Truss M., Steinbacher J., Hackner B., Kotljarova O., Schuermann D., Michalakis S., Kosmatchev O., Schiesser S., Steigenberger B., Raddaoui N., Kashiwazaki G., Müller U., Spruijt C. G., Vermeulen M., Leonhardt H., Schär P., Müller M., Carell T. Nat. Chem. Biol. 2014;10:574–581. PubMed

Guz J., Gackowski D., Foksinski M., Rozalski R., Olinski R. Biol. Reprod. 2014;91:55. PubMed

Olinski R., Starczak M., Gackowski D. Mutat. Res. 2016;767:59–66. PubMed

Kawasaki F., Beraldi D., Hardisty R. E., McInroy G. R., van Delft P., Balasubramanian S. Genome Biol. 2017;18:23. PubMed PMC

Janoušková M., Vaníková Z., Nici F., Boháčová S., Vítovská D., Šanderová H., Hocek M., Krásný L. Chem. Commun. 2017;53:13253–13255. PubMed

Slavíčková M., Janoušková M., Šimonová A., Cahová H., Kambová M., Šanderová H., Krásný L., Hocek M. Chem.–Eur. J. 2018;24:8311–8314. PubMed

Klan P., Solomek T., Bochet C. G., Blanc A., Givens R., Rubina M., Popik V., Kostikov A., Wirz J. Chem. Rev. 2013;113:119–191. PubMed PMC

Ikeda M., Kabumoto M. Chem. Lett. 2017;46:634–640.

Liu Q., Deiters A. Acc. Chem. Res. 2014;47:45–55. PubMed PMC

Hemphill J., Govan J., Uprety R., Tsan M., Deiters A. J. Am. Chem. Soc. 2014;136:7152–7158. PubMed PMC

Fichte M. A. H., Weyel X. M. M., Junek S., Schäfer F., Herbivo C., Goeldner M., Specht A., Wachtveitl J., Heckel A. Angew. Chem., Int. Ed. 2016;55:8948–8952. PubMed

Kröck L., Heckel A. Angew. Chem., Int. Ed. 2005;44:471–473. PubMed

Vaníková Z., Hocek M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014;53:6734–6737. PubMed

Boháčová S., Ludvíková L., Poštová Slavětínská L., Vaníková Z., Klán P., Hocek M. Org. Biomol. Chem. 2018;16:1527–1535. PubMed

Boháčová S., Vaníková Z., Poštová Slavětínská L., Hocek M. Org. Biomol. Chem. 2018;16:5427–5432. PubMed

Litosh V. A., Wu W. D., Stupi B. P., Wang J. C., Morris S. E., Hersh M. N., Metzker M. L. Nucleic Acids Res. 2011;39:e39. PubMed PMC

Stupi B. P., Li H., Wang J. C., Wu W. D., Morris S. E., Litosh V. A., Muniz J., Hersh M. N., Metzker M. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2012;51:1724–1727. PubMed PMC

Iyer L. M., Zhang D., Burroughs A. M., Aravind L. Nucleic Acids Res. 2013;41:7635–7655. PubMed PMC

Lee Y.-J., Dai N., Walsh S. E., Müller S., Fraser M. E., Kauffman K. M., Guan C., Corrêa I. R., Weigele P. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2018;115:E3116–E3125. PubMed PMC

Weigele P., Raleigh E. A. Chem. Rev. 2016;116:12655–12687. PubMed

Sojka L., Kouba T., Barvík I., Šanderová H., Maderová Z., Jonák J., Krásný L. Nucleic Acids Res. 2011;39:4598–4611. PubMed PMC

Aujard I., Benbrahim C., Gouget M., Ruel O., Baudin J.-B., Neveu P., Jullien L. Chem.–Eur. J. 2006;12:6865–6879. PubMed

Barth A., Corrie J. E. T., Gradwell M. J., Maeda Y., Mäntele W., Meier T., Trentham D. R. J. Am. Chem. Soc. 1997;119:4149–4159.

Ramakrishnan P., Maclean M., MacGregor S. J., Anderson J. G., Grant M. H. Toxicol. In Vitro. 2016;33:54–62. PubMed

Carell T. Nature. 2011;469:45–46. PubMed

Ornach R., Willner R., Willner I. Chem. Commun. 2015;51:4144–4160. PubMed

Wang S., Yue L., Li Z.-Y., Zhang J., Tian H., Willner I. Angew. Chem., Int. Ed. 2018;57:8105–8109. PubMed

Borst P., Sabatini R. Annu. Rev. Microbiol. 2008;62:235–251. PubMed

Güixens-Gallardo P., Zawada Z., Matyasovsky J., Dziuba D., Pohl R., Kraus T., Hocek M. Bioconjugate Chem. 2018;29:3906–3912. PubMed

Kielkowski P., Macíčková-Cahová H., Pohl R., Hocek M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011;50:8727–8730. PubMed

Krömer M., Bártová K., Raindlová V., Hocek M. Chem.–Eur. J. 2018;24:11890–11894. PubMed

Najít záznam

Citační ukazatele

Nahrávání dat ...

Možnosti archivace

Nahrávání dat ...