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Access to Photostability-Enhanced Unnatural Base Pairs via Local Structural Modifications
ACS Synthetic Biology ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-12-10 , DOI: 10.1021/acssynbio.1c00451 Honglei Wang 1 , Luying Wang 1 , Nana Ma 1 , Wuyuan Zhu 1 , Bianbian Huo 1 , Anlian Zhu 1 , Lingjun Li 1
ACS Synthetic Biology ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-12-10 , DOI: 10.1021/acssynbio.1c00451 Honglei Wang 1 , Luying Wang 1 , Nana Ma 1 , Wuyuan Zhu 1 , Bianbian Huo 1 , Anlian Zhu 1 , Lingjun Li 1
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Completing the storage and retrieval of increased genetic information in vivo and producing therapeutic proteins have been achieved by the unnatural base pair dNaM-dTPT3. Up to now, some biological and chemical approaches are implemented to improve the semi-synthetic organism (SSO). However, the photosensitivity of this pair, suggested as a potential threat to the healthy growth of cells, is still a problem to solve. Hence, we designed and synthesized a panel of TPT3 analogues with the basic structural skeletons of TPT3 but modified thiophene rings at variant sites to improve the photostability of unnatural base pairs. A comprehensive screening strategy, including photosensitivity tests, kinetic experiments, and replication in vitro by PCR and in vivo by amplification, was implemented. A new pair, dNaM-dTAT1, which had almost equally high efficiency and fidelity with the dNaM-dTPT3 pair itself both in vivo and in vitro, was proven to be more photostable and thermostable and less toxic to E. coli cells. The discovery of dNaM-dTAT1 represents our first progress for the optimization of this type of bases toward more photostable properties; our data also suggest that less photosensitive unnatural base pairs will be beneficial to build a healthier cellular replication system.
中文翻译：
通过局部结构修改获得光稳定性增强的非自然碱基对
通过非天然碱基对 dNaM-dTPT3 完成了体内增加的遗传信息的存储和检索并产生了治疗性蛋白质。到目前为止，已经实施了一些生物和化学方法来改进半合成生物（SSO）。然而，这对细胞的光敏性，被认为是对细胞健康生长的潜在威胁，仍然是一个需要解决的问题。因此，我们设计并合成了一组具有 TPT3 基本结构骨架的 TPT3 类似物，但在变异位点修饰了噻吩环，以提高非天然碱基对的光稳定性。实施了全面的筛选策略，包括光敏性测试、动力学实验以及通过 PCR 进行体外复制和通过扩增进行体内复制。一对新的 dNaM-dTAT1，大肠杆菌细胞。dNaM-dTAT1 的发现代表了我们在优化此类碱基以使其具有更高的光稳定性方面取得的第一个进展。我们的数据还表明，光敏性较低的非天然碱基对将有利于建立更健康的细胞复制系统。
更新日期：2022-01-21
中文翻译：
通过局部结构修改获得光稳定性增强的非自然碱基对
通过非天然碱基对 dNaM-dTPT3 完成了体内增加的遗传信息的存储和检索并产生了治疗性蛋白质。到目前为止，已经实施了一些生物和化学方法来改进半合成生物（SSO）。然而，这对细胞的光敏性，被认为是对细胞健康生长的潜在威胁，仍然是一个需要解决的问题。因此，我们设计并合成了一组具有 TPT3 基本结构骨架的 TPT3 类似物，但在变异位点修饰了噻吩环，以提高非天然碱基对的光稳定性。实施了全面的筛选策略，包括光敏性测试、动力学实验以及通过 PCR 进行体外复制和通过扩增进行体内复制。一对新的 dNaM-dTAT1，大肠杆菌细胞。dNaM-dTAT1 的发现代表了我们在优化此类碱基以使其具有更高的光稳定性方面取得的第一个进展。我们的数据还表明，光敏性较低的非天然碱基对将有利于建立更健康的细胞复制系统。
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