Engineered mRNA–ribosome fusions for facile biosynthesis of selenoproteins
Notice bibliographique
Résumé
Ribosomes are often used in synthetic biology as a tool to produce desired proteins with enhanced properties or entirely new functions. However, repurposing ribosomes for producing designer proteins is challenging due to the limited number of engineering solutions available to alter the natural activity of these enzymes. In this study, we advance ribosome engineering by describing a novel strategy based on functional fusions of ribosomal RNA (rRNA) with messenger RNA (mRNA). Specifically, we create an mRNA–ribosome fusion called RiboU, where the 16S rRNA is covalently attached to selenocysteine insertion sequence (SECIS), a regulatory RNA element found in mRNAs encoding selenoproteins. When SECIS sequences are present in natural mRNAs, they instruct ribosomes to decode UGA codons as selenocysteine (Sec, U) codons instead of interpreting them as stop codons. This enables ribosomes to insert Sec into the growing polypeptide chain at the appropriate site. Our work demonstrates that the SECIS sequence maintains its functionality even when inserted into the ribosome structure. As a result, the engineered ribosomes RiboU interpret UAG codons as Sec codons, allowing easy and site-specific insertion of Sec in a protein of interest with no further modification to the natural machinery of protein synthesis. To validate this approach, we use RiboU ribosomes to produce three functional target selenoproteins in Escherichia coli by site-specifically inserting Sec into the proteins’ active sites. Overall, our work demonstrates the feasibility of creating functional mRNA–rRNA fusions as a strategy for ribosome engineering, providing a novel tool for producing Sec-containing proteins in live bacterial cells.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».