Programming conformational cooperativity to regulate allosteric protein-oligonucleotide signal transduction

变构调节 合作性 寡核苷酸 合作约束 信号转导 变构酶 构象变化 机制(生物学) 生物物理学 化学 计算生物学 细胞生物学 DNA 生物 受体 生物化学 结合位点 物理 量子力学
作者
Yuan Liang,Yunkai Qie,Jing Yang,Ranfeng Wu,Shuang Cui,Yuliang Zhao,Gregory J. Anderson,Guangjun Nie,Suping Li,Cheng Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:10
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40589-z
摘要

Conformational cooperativity is a universal molecular effect mechanism and plays a critical role in signaling pathways. However, it remains a challenge to develop artificial molecular networks regulated by conformational cooperativity, due to the difficulties in programming and controlling multiple structural interactions. Herein, we develop a cooperative strategy by programming multiple conformational signals, rather than chemical signals, to regulate protein-oligonucleotide signal transduction, taking advantage of the programmability of allosteric DNA constructs. We generate a cooperative regulation mechanism, by which increasing the loop lengths at two different structural modules induced the opposite effects manifesting as down- and up-regulation. We implement allosteric logic operations by using two different proteins. Further, in cell culture we demonstrate the feasibility of this strategy to cooperatively regulate gene expression of PLK1 to inhibit tumor cell proliferation, responding to orthogonal protein-signal stimulation. This programmable conformational cooperativity paradigm has potential applications in the related fields.
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