Umkodierung des genetischen Codes mit Selenocystein

Bröcker, Markus J.; Ho, Joanne M. L.; Church, George M.; Söll, Dieter; O’Donoghue, Patrick

doi:10.1002/ange.201308584

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“…To date,t he reaction is limited to peptide substrates.T he efficient development of methods for selenocysteine modification also hinges on the parallel development of efficient methods for the genetic incorporation of the residue. [105][106][107]…”

Section: Copper Cross-coupling:b Ackbone Secmentioning

confidence: 99%

Metal‐Mediated Functionalization of Natural Peptides and Proteins: Panning for Bioconjugation Gold

2019

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Selective modification of natural proteins is a daunting methodological challenge and a stringent test of selectivity and reaction scope. There is a continued need for new reactivity and new selectivity concepts. Transition metals exhibit a wealth of unique reactivity that is orthogonal to biological reactions and processes. As such, metal‐based methods play an increasingly important role in bioconjugation. This Review examines metal‐based methods as well as their reactivity and selectivity for the functionalization of natural proteins and peptides.

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Section: Copper Cross-coupling:b Ackbone Secmentioning

confidence: 99%

Metal‐Mediated Functionalization of Natural Peptides and Proteins: Panning for Bioconjugation Gold

2019

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Leichte Neucodierung von Selenocystein in der Natur

et al. 2016

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Selenocystein (Sec oder U) wird durch Neuzuordnung des Stopp-Codons UGA durch einen Sec-spezifischen Elongationsfaktor und eine charakteristische RNA-Struktur codiert. Um mögliche Codonvariationen zu finden, analysierten wir 6.4 Billionen Basenpaare metagenomischer Daten sowie 24903 mikrobielle Genome für tRNASec-Spezies. UGA ist erwartungsgemäβ das vorherrschende Codon für Sec, allerdings finden wir auch tRNASec-Spezies, die die Stopp-Codons UAG und UAA erkennen, sowie weitere zehn Sense-Codons. Die Synthese von Selenoproteinen durch UAG in Geodermatophilus und Blastococcus sowie durch das Cys-Codon UGA in Aeromonas salmonicida konnte durch metabolische Markierung mit 75Se oder Massenspektrometrie bestätigt werden. Weitere tRNASec-Spezies mit verschiedenen Anticodons ermöglichten es Escherichia coli, die aktive Form des Selenoproteins Formiatdehydrogenase H zu synthetisieren. Der genetische Code ist damit bedeutend flexibler, als bisher angenommen.

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Selen und Selenocystein in der Proteinchemie

2017

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Professor Ehud Keinan zum 70. Geburtstag gewidmet Chemische Proteinsynthese ·Native chemische Ligation ·Proteinchemie ·Selenocystein ·Selenoproteine EinführungObwohl sie ein scheinbar unbegrenztes Spektrum chemischer und biologischer Aufgaben zu erfüllen vermçgen, sind Proteine aus einer sehr begrenzten Zahl chemischer Elemente aufgebaut. In der Hauptsache aus Kohlenstoff, Wasserstoff,S tickstoff und Sauerstoff bestehend, hin und wieder ergänzt durch Schwefel, stützen sich die Proteine auf die Diversitätder Seitenketten ihrer Aminoacylbausteine,um eine unübersehbare Vielfalt an Strukturen und Funktionen hervorzubringen. Die Entdeckung,d ass Selen in Form der Aminosäure Selenocystein (Sec,U ) [2] ebenfalls in Proteinen vorkommt, [1] hat fürd as Studium natürlicher wie auch nichtnatürlicher Proteine zahlreiche Mçglichkeiten, aber auch Herausforderungen mit sich gebracht. Eine der vielleicht grçßte Herausforderungen ist das Mysterium, das die 25 bekannten Selenoproteine des Menschen umgibt, [3] von denen wenigstens die Hälfte bisher noch nicht vollständig charakterisiert wurden. [3] Als elektronischer "Vetter" des Cysteins (Cys,C )b ietet Sec aber auch ein unvergleichliches Werkzeug fürd ie Proteinmodifizierung. [4] Viele exzellente Übersichten zur Rolle von Selen und Sec in natürlichen Systemen sind verçffentlicht worden. [4][5][6][7] Im vorliegenden Kurzaufsatz wollen wir die Rolle von Selen jedoch aus einer chemischen Perspektive beleuchten:N un da wir wissen, dass es in natürlichen Proteinen vorkommt, wie kçnnen wir damit tüfteln?S ein Vorkommen in natürlichen Proteinen lässt vermuten, dass wir Selen artifiziell in Proteine einführen kçnnen und damit nur eine minimale Stçrung einhergeht. Seine relative Seltenheit macht es gleichzeitig attraktiv fürselektive Modifikationen. [8] Seit ihrer Entdeckung in Proteinen vor über vierzig Jahren sind Selen und Sec als Werkzeuge fürdie Untersuchung der Proteinfaltung,a ls Hilfsmittel fürn ukleophile Modifikationen, als Vorstufen fürd ie Einführung von Mimetika posttranslationaler Modifikationen, als Target für die Codon-Umwidmung, als Zugang zur Ligation ungeschützter Peptide mit unterschiedlichen Aminosäuren sowie als Systeme zum Verständnis der Funktionsweise von Enzymen herangezogen worden. Das Studium der Selenchemie in natürlichen und nichtnatürlichen Systemen erçffnet dem Chemiker auch weiterhin Wege zur Modifizierung und zum besseren Verständnis von Proteinen. Selenocystein:Reaktivitätu nd SelektivitätEin Hauptgrund fürd ie Verwendung von Sec in der Proteinchemie ist sein relativ niedriger pK a -Wert von 5.2, [9] der bedingt, dass die meisten Seitenkettenselenole bei biologischen pH-Werten deprotoniert vorliegen. Außerdem ist sein Redoxpotential (E 0 = À388 mV), [10] wenn auch kontextabhängig, [11][12][13] deutlich niedriger als das des eng verwandten Cys (E 0 = À220 mV; [14] Abbildung 1). Als Folge davon wird Sec unter normalen Umgebungsbedingungen leicht zu dem Diseleniddimer Selenocystin oxidiert. Außerdem sind Selenatome aufgrund ihres grçßeren Atomradius stark p...

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Umkodierung des genetischen Codes mit Selenocystein

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Metal‐Mediated Functionalization of Natural Peptides and Proteins: Panning for Bioconjugation Gold

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Selen und Selenocystein in der Proteinchemie

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