Высокоошибочный синтез ДНК на клик-лигированных матрицах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Клик-лигирование – метод соединения фрагментов ДНК, основанный на азид-алкиновом циклоприсоединении. В наиболее распространенном варианте клик-лигирование вводит 4-метил-1,2,3-триазольную группу (trz) вместо фосфодиэфирной связи между двумя нуклеозидами. Хотя такая связь считается биосовместимой, практически ничего не известно о возможности ее узнавания системами репарации ДНК или о потенциале блокирования и ошибок ДНК-полимераз. В работе показано, что trz-связь устойчива к нескольким эндонуклеазам, участвующим в репарации ДНК бактерий и человека. В то же время она сильно блокирует некоторые ДНК-полимеразы (Pfu, ДНК-полимераза β), но проходится другими (полимераза фага RB69, фрагмент Кленова). Все полимеразы, за исключением ДНК-полимеразы β, с высокой частотой ошибаются при прохождении trz-связи, включая dAMP вместо следующего комплементарного нуклеотида. Таким образом, от клик-лигирования можно ожидать низкой точности в технологиях генного синтеза.

Об авторах

А. В. Ендуткин

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: dzharkov@niboch.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. О. Яковлев

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: dzharkov@niboch.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Т. Д. Жарков

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: dzharkov@niboch.nsc.ru
Россия, Новосибирск

В. М. Голышев

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: dzharkov@niboch.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. В. Юдкина

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: dzharkov@niboch.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. О. Жарков

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН; Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dzharkov@niboch.nsc.ru

член-корреспондент РАН

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Rostovtsev V.V., Green L.G., Fokin V.V., et al. A stepwise Huisgen cycloaddition process: Copper(I)-catalyzed regioselective ligation of azides and terminal alkynes, Angew. Chem. Int. Ed., 2002, vol. 41, no. 14, pp. 2596–2599.
  2. Tornøe C.W., Christensen C., and Meldal M. Peptidotriazoles on solid phase: [1,2,3]-Triazoles by regiospecific copper(I)-catalyzed 1,3-dipolar cycloadditions of terminal alkynes to azides, J. Org. Chem. 2002, vol. 67, no. 9. pp. 3057–3064.
  3. Gierlich J., Burley G.A., Gramlich P.M.E., et al. Click chemistry as a reliable method for the high-density postsynthetic functionalization of alkyne-modified DNA, Org. Lett., 2006, vol. 8, no. 17, pp. 3639–3642.
  4. Seela F., and Sirivolu V.R. DNA containing side chains with terminal triple bonds: Base-pair stability and functionalization of alkynylated pyrimidines and 7-deazapurines, Chem. Biodivers., 2006, vol. 3, no. 5. pp. 509–514.
  5. El-Sagheer A.H., Sanzone A.P., Gao R., et al. Biocompatible artificial DNA linker that is read through by DNA polymerases and is functional in Escherichia coli, Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A., 2011, vol. 108, no. 28, pp. 11338–11343.
  6. Sanzone A.P., El-Sagheer A.H., Brown T., and Tavassoli A. Assessing the biocompatibility of click-linked DNA in Escherichia coli, Nucleic Acids Res., 2012, vol. 40, no. 20, pp. 10567–10575.
  7. Dallmann A., El-Sagheer A.H., Dehmel L., et al. Structure and dynamics of triazole-linked DNA: Biocompatibility explained, Chemistry, 2011, vol. 17, no. 52, pp. 14714–14717.
  8. El-Sagheer A.H., and Brown T. New strategy for the synthesis of chemically modified RNA constructs exemplified by hairpin and hammerhead ribozymes, Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A., 2010, vol. 107, no. 35, pp. 15329–15334.
  9. El-Sagheer A.H., and Brown T. Efficient RNA synthesis by in vitro transcription of a triazole-modified DNA template, Chem. Commun., 2011, vol. 47, no. 44, pp. 12057–12058.
  10. Rothwell P.J., and Waksman G. Structure and mechanism of DNA polymerases, Adv. Protein Chem., 2005, vol. 71, pp. 401–440.
  11. Endutkin A.V., Yudkina A.V., Zharkov T.D., et al. Recognition of a clickable abasic site analog by DNA polymerases and DNA repair enzymes, Int. J. Mol. Sci., 2022, vol. 23, no. 21, 13353.
  12. Ishchenko A.A., Ide H., Ramotar D., et al. α-Anomeric deoxynucleotides, anoxic products of ionizing radiation, are substrates for the endonuclease IV-type AP endonucleases, Biochemistry, 2004, vol. 43, no. 48, pp. 15210–15216.
  13. Du X., Yang Z., Xie G., et al. Molecular basis of the plant ROS1-mediated active DNA demethylation, Nat. Plants, 2023, vol. 9, no. 2, pp. 271–279.
  14. Shen J.-C., Creighton S., Jones P.A., and Goodman M.F. A comparison of the fidelity of copying 5-methylcytosine and cytosine at a defined DNA template site, Nucleic Acids Res., 1992, vol. 20, no. 19, pp. 5119–5125.
  15. Zahn K.E., Averill A., Wallace S.S., and Doublié S. The miscoding potential of 5-hydroxycytosine arises due to template instability in the replicative polymerase active site, Biochemistry, 2011, vol. 50, no. 47, pp. 10350–10358.
  16. Howard M.J., Foley K.G., Shock D.D., et al. Molecular basis for the faithful replication of 5-methylcytosine and its oxidized forms by DNA polymerase β, J. Biol. Chem., 2019, vol. 294, no. 18, pp. 7194–7201.
  17. Taylor J.-S. New structural and mechanistic insight into the A-rule and the instructional and non-instructional behavior of DNA photoproducts and other lesions, Mutat. Res., 2002, vol. 510, no. 1–2, pp. 55–70.
  18. Obeid S., Baccaro A., Welte W., et al. Structural basis for the synthesis of nucleobase modified DNA by Thermus aquaticus DNA polymerase, Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A., 2010, vol. 107, no. 50, pp. 21327–21331.
  19. Xia S., Vashishtha A., Bulkley D. et al. Contribution of partial charge interactions and base stacking to the efficiency of primer extension at and beyond abasic sites in DNA, Biochemistry, 2012, vol. 51, no. 24, pp. 4922–4931.
  20. Beard W.A., Shock D.D., Batra V.K. et al. DNA polymerase β substrate specificity: Side chain modulation of the “A-rule”, J. Biol. Chem., 2009, vol. 284, no. 46, pp. 31680–31689.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».