Evolvierte, selektive Eraser für spezifische Lysinacylierungen

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 132; no. 27; pp. 11236 - 11243
• Main Authors: Spinck, Martin, Neumann‐Staubitz, Petra, Ecke, Maria, Gasper, Raphael, Neumann, Heinz
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim Wiley Subscription Services, Inc 26.06.2020
• Subjects: Chemistry; Erweiterung des genetischen Codes; Gerichtete Evolution; Lysinacylierungen; Posttranslationale Modifikationen; Sirtuine
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202002899

Lysinacylierungen treten in vielen wichtigen physiologischen Prozessen auf. Nur eine kleine Anzahl Substrat‐promisker Lysin‐Acetyltransferasen und ‐Deacetylasen (KDACs) installiert und entfernt diese zahlreichen Modifikationen. Mit evolvierten KDACs, die nur bestimmte Acylierungen entfernen können, könnte die physiologische Bedeutung verschiedener Acylierungen für die Zelle analysiert werden. Wir haben ein bakterielles Selektionssystem für die gerichtete Evolution von KDACs entwickelt, mit dessen Hilfe wir Varianten identifizieren konnten, die Butyrylgruppen bis zu 400‐mal effizienter von Lysin entfernen als Crotonylreste. Strukturanalysen ergaben, dass das Enzym, abhängig von der Acylierung des Substrats, einen aktive oder inaktive Konformation annimmt. Mithilfe einer Butyryl‐selektiven KDAC‐Variante war es möglich, das zelluläre Acylierungsspektrum in Richtung erhöhter Lysincrotonylierung zu verschieben. Unser Selektionssystem ermöglicht es, KDAC‐Enzyme zu evolvieren, um die physiologische Signifikanz einzelner Acyllysinmodifikationen auf die Zelle zu untersuchen. Zelluläre Proteine zeigen komplexe Lysinacylierungsmuster, die von einem kleinen Satz Substrat‐promisker Lysindeacetylasen (KDACs) reguliert werden. Mit einer neuen Strategie lassen sich KDAC‐Varianten mit erhöhter Selektivität gegenüber spezifischen Acylierungen durch gerichtete Evolution unter Verwendung eines neuartigen Selektionssystems erhalten. Diese künstlichen KDACs eignen sich zur Analyse der Rollen verschiedener Lysinacylierungen in Zellen.