Synthetic protein quality control to enhance full-length translation in bacteria

蛋白质生物合成 翻译(生物学) 信使核糖核酸 抄写(语言学) 核糖核酸 生物化学 生物 计算生物学 细胞生物学 基因 语言学 哲学
作者
Jina Yang,Yong Han,Jongwon Im,Sang Woo Seo
出处
期刊:Nature Chemical Biology [Nature Portfolio]
卷期号:17 (4): 421-427 被引量:14
标识
DOI:10.1038/s41589-021-00736-3
摘要

Coupled transcription and translation processes in bacteria cause indiscriminate translation of intact and truncated messenger RNAs, inevitably generating nonfunctional polypeptides. Here, we devised a synthetic protein quality control (ProQC) system that enables translation only when both ends of mRNAs are present and followed by circularization based on sequence-specific RNA-RNA hybridization. We demonstrate that the ProQC system dramatically improved the fraction of full-length proteins among all synthesized polypeptides by selectively translating intact mRNA and reducing abortive translation. As a result, full-length protein synthesis increased up to 2.5-fold without changing the transcription or translation efficiency. Furthermore, we applied the ProQC system for 3-hydroxypropionic acid, violacein and lycopene production by ensuring full-length expression of enzymes in biosynthetic pathways, resulting in 1.6- to 2.3-fold greater biochemical production. We believe that our ProQC system can be universally applied to improve not only the quality of recombinant protein production but also efficiencies of metabolic pathways.
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