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A localized molecular automaton for in situ visualization of proteins with specific chemical modifications.
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2020-01-02 , DOI: 10.1039/c9sc04161c Lu Liu 1 , Siqiao Li 1 , Anwen Mao 1 , Guyu Wang 1 , Yiran Liu 1 , Huangxian Ju 1 , Lin Ding 1
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2020-01-02 , DOI: 10.1039/c9sc04161c Lu Liu 1 , Siqiao Li 1 , Anwen Mao 1 , Guyu Wang 1 , Yiran Liu 1 , Huangxian Ju 1 , Lin Ding 1
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Given the powerful regulation roles of chemical modification networks in protein structures and functions, it is of vital importance to acquire the spatiotemporal chemical modification pattern information in a protein-specific fashion, which is by far a highly challenging task. Herein, we design a localized DNA automaton, equipped with an anticoding-coding sequential propagation algorithm, for in situ visualization of a given protein subtype with two chemical modifications of interest on the cell surface. The automaton is composed of three probes respectively for the protein and two types of modifications. Once anchored on the cell surface and triggered, the automaton performs sequential protein-localized, DNA hybridization-based computations on the proximity status of each modification type with the protein and contracts the set of close proximity information into a single fluorescence signal turn-on using the designed algorithm. The modular and scalable features of the automaton enable its operation in scaled-down versions for protein-specific identification of one given modification. Thus, this work opens up the possibility of using automata for revealing complex regulation mechanisms of protein posttranslational modifications.
中文翻译：
本地化分子自动机，可对具有特定化学修饰的蛋白质进行原位可视化。
鉴于化学修饰网络在蛋白质结构和功能中的强大调节作用，以蛋白质特异性方式获取时空化学修饰模式信息至关重要，这是目前极具挑战性的任务。在这里，我们设计了一个本地化的DNA自动机，配备了一个反编码-顺序传播算法，用于在细胞表面上进行两个化学修饰的给定蛋白质亚型的原位可视化。自动机由分别用于蛋白质和两种类型修饰的三个探针组成。一旦固定在细胞表面并被触发，自动机就会执行顺序的蛋白质定位，基于DNA杂交的每种修饰类型与蛋白质的邻近状态计算，并使用设计的算法将一组紧密邻近信息压缩为单个荧光信号。自动机的模块化和可扩展功能使其可以按比例缩小版本运行，以对一种给定的修饰进行蛋白质特异性鉴定。因此，这项工作为利用自动机揭示蛋白质翻译后修饰的复杂调控机制提供了可能。
更新日期：2020-02-13
中文翻译：
本地化分子自动机，可对具有特定化学修饰的蛋白质进行原位可视化。
鉴于化学修饰网络在蛋白质结构和功能中的强大调节作用，以蛋白质特异性方式获取时空化学修饰模式信息至关重要，这是目前极具挑战性的任务。在这里，我们设计了一个本地化的DNA自动机，配备了一个反编码-顺序传播算法，用于在细胞表面上进行两个化学修饰的给定蛋白质亚型的原位可视化。自动机由分别用于蛋白质和两种类型修饰的三个探针组成。一旦固定在细胞表面并被触发，自动机就会执行顺序的蛋白质定位，基于DNA杂交的每种修饰类型与蛋白质的邻近状态计算，并使用设计的算法将一组紧密邻近信息压缩为单个荧光信号。自动机的模块化和可扩展功能使其可以按比例缩小版本运行，以对一种给定的修饰进行蛋白质特异性鉴定。因此，这项工作为利用自动机揭示蛋白质翻译后修饰的复杂调控机制提供了可能。
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