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A molecular engineering toolbox for the structural biologist
Quarterly Reviews of Biophysics ( IF 6.1 ) Pub Date : 2017-05-11 , DOI: 10.1017/s0033583517000051 Galia T Debelouchina 1 , Tom W Muir 1
Quarterly Reviews of Biophysics ( IF 6.1 ) Pub Date : 2017-05-11 , DOI: 10.1017/s0033583517000051 Galia T Debelouchina 1 , Tom W Muir 1
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Exciting new technological developments have pushed the boundaries of structural biology, and have enabled studies of biological macromolecules and assemblies that would have been unthinkable not long ago. Yet, the enhanced capabilities of structural biologists to pry into the complex molecular world have also placed new demands on the abilities of protein engineers to reproduce this complexity into the test tube. With this challenge in mind, we review the contents of the modern molecular engineering toolbox that allow the manipulation of proteins in a site-specific and chemically well-defined fashion. Thus, we cover concepts related to the modification of cysteines and other natural amino acids, native chemical ligation, intein and sortase-based approaches, amber suppression, as well as chemical and enzymatic bio-conjugation strategies. We also describe how these tools can be used to aid methodology development in X-ray crystallography, nuclear magnetic resonance, cryo-electron microscopy and in the studies of dynamic interactions. It is our hope that this monograph will inspire structural biologists and protein engineers alike to apply these tools to novel systems, and to enhance and broaden their scope to meet the outstanding challenges in understanding the molecular basis of cellular processes and disease.
中文翻译:
结构生物学家的分子工程工具箱
令人兴奋的新技术发展突破了结构生物学的界限,使对生物大分子和组装体的研究成为可能,这在不久前是不可想象的。然而,结构生物学家窥探复杂分子世界的能力增强,也对蛋白质工程师将这种复杂性复制到试管中的能力提出了新的要求。考虑到这一挑战,我们回顾了现代分子工程工具箱的内容,该工具箱允许以特定位置和化学定义明确的方式操作蛋白质。因此,我们涵盖了与半胱氨酸和其他天然氨基酸的修饰、天然化学连接、基于内含肽和分选酶的方法、琥珀抑制以及化学和酶促生物缀合策略相关的概念。我们还描述了如何使用这些工具来帮助开发 X 射线晶体学、核磁共振、低温电子显微镜和动态相互作用研究的方法。我们希望这本专着能够激发结构生物学家和蛋白质工程师等人将这些工具应用于新系统,并增强和扩大其范围,以应对在理解细胞过程和疾病的分子基础方面的突出挑战。
更新日期:2017-05-11
中文翻译:
结构生物学家的分子工程工具箱
令人兴奋的新技术发展突破了结构生物学的界限,使对生物大分子和组装体的研究成为可能,这在不久前是不可想象的。然而,结构生物学家窥探复杂分子世界的能力增强,也对蛋白质工程师将这种复杂性复制到试管中的能力提出了新的要求。考虑到这一挑战,我们回顾了现代分子工程工具箱的内容,该工具箱允许以特定位置和化学定义明确的方式操作蛋白质。因此,我们涵盖了与半胱氨酸和其他天然氨基酸的修饰、天然化学连接、基于内含肽和分选酶的方法、琥珀抑制以及化学和酶促生物缀合策略相关的概念。我们还描述了如何使用这些工具来帮助开发 X 射线晶体学、核磁共振、低温电子显微镜和动态相互作用研究的方法。我们希望这本专着能够激发结构生物学家和蛋白质工程师等人将这些工具应用于新系统,并增强和扩大其范围,以应对在理解细胞过程和疾病的分子基础方面的突出挑战。