Switching transcription with bacterial RNA polymerase through photocaging, photorelease and phosphorylation reactions in the major groove of DNA
Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Anglie, Velká Británie Médium electronic-ecollection
Typ dokumentu časopisecké články
PubMed
31015933
PubMed Central
PMC6457204
DOI
10.1039/c9sc00205g
PII: c9sc00205g
Knihovny.cz E-zdroje
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
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