Non-specific activities of the major herbicide-resistance gene BAR

草铵膦 转基因 生物 生物化学 基因 氨基酸 基质(水族馆) 蛋白质工程 转基因作物 遗传学 生物技术 生态学 草甘膦
作者
Bastien Christ,Ramon Hochstrasser,Luzia Guyer,Rita Francisco,Sylvain Aubry,Stefan Hörtensteiner,Jing‐Ke Weng
出处
期刊:Nature plants [Springer Nature]
卷期号:3 (12): 937-945 被引量:36
标识
DOI:10.1038/s41477-017-0061-1
摘要

Bialaphos resistance (BAR) and phosphinothricin acetyltransferase (PAT) genes, which convey resistance to the broad-spectrum herbicide phosphinothricin (also known as glufosinate) via N-acetylation, have been globally used in basic plant research and genetically engineered crops 1–4 . Although early in vitro enzyme assays showed that recombinant BAR and PAT exhibit substrate preference toward phosphinothricin over the 20 proteinogenic amino acids 1 , indirect effects of BAR-containing transgenes in planta, including modified amino acid levels, have been seen but without the identification of their direct causes 5,6 . Combining metabolomics, plant genetics and biochemical approaches, we show that transgenic BAR indeed converts two plant endogenous amino acids, aminoadipate and tryptophan, to their respective N-acetylated products in several plant species. We report the crystal structures of BAR, and further delineate structural basis for its substrate selectivity and catalytic mechanism. Through structure-guided protein engineering, we generated several BAR variants that display significantly reduced non-specific activities compared with its wild-type counterpart in vivo. The transgenic expression of enzymes can result in unintended off-target metabolism arising from enzyme promiscuity. Understanding such phenomena at the mechanistic level can facilitate the design of maximally insulated systems featuring heterologously expressed enzymes. The herbicide-resistant BAR gene is broadly used in different plants. The current study reports the first crystal structure of the BAR enzyme and further demonstrate structure-guided engineering strategies to reduce the non-specific activities of BAR.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
吴荣方完成签到 ,获得积分10
2秒前
4秒前
slp完成签到 ,获得积分10
8秒前
龚问萍完成签到 ,获得积分10
9秒前
甘乐完成签到,获得积分10
11秒前
清净126完成签到 ,获得积分10
14秒前
衣蝉完成签到 ,获得积分10
14秒前
英俊的铭应助勇往直前采纳,获得10
16秒前
眼睛大智宸完成签到,获得积分10
16秒前
看文献完成签到,获得积分10
18秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
郭生完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
zhaomr完成签到,获得积分10
22秒前
勇往直前完成签到,获得积分10
22秒前
每天都很忙完成签到 ,获得积分10
23秒前
甲一发布了新的文献求助30
23秒前
oliv完成签到 ,获得积分10
26秒前
gj2221423完成签到 ,获得积分10
26秒前
勇往直前发布了新的文献求助10
27秒前
fwz完成签到,获得积分10
27秒前
冷傲凝琴完成签到,获得积分10
28秒前
张琦完成签到 ,获得积分10
30秒前
yyy完成签到 ,获得积分10
32秒前
心有猛虎完成签到,获得积分10
32秒前
NexusExplorer应助翁怜晴采纳,获得10
37秒前
七七雨后完成签到,获得积分10
39秒前
电子屎壳郎完成签到,获得积分10
42秒前
nglmy77完成签到 ,获得积分10
42秒前
材1完成签到 ,获得积分10
43秒前
105完成签到 ,获得积分10
44秒前
星星完成签到 ,获得积分10
45秒前
研友_8y2G0L完成签到,获得积分20
49秒前
彩色的奄完成签到,获得积分10
50秒前
洛神完成签到 ,获得积分10
51秒前
忐忑的草丛完成签到,获得积分10
56秒前
小趴菜完成签到 ,获得积分10
58秒前
甲一完成签到,获得积分10
1分钟前
进退须臾完成签到,获得积分10
1分钟前
H_HP完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3150630
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2802177
关于积分的说明 7846216
捐赠科研通 2459431
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1309256
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628803
版权声明 601757