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 de Brito Francisco,Sylvain Aubry,Stefan Hörtensteiner,Jing‐Ke Weng
出处
期刊:Nature plants [Nature Portfolio]
卷期号:3 (12): 937-945 被引量:50
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
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
卖萌的秋田完成签到,获得积分10
1秒前
零零完成签到,获得积分10
2秒前
wzh完成签到,获得积分10
3秒前
yunt完成签到 ,获得积分10
3秒前
lic完成签到,获得积分10
3秒前
TING完成签到,获得积分20
6秒前
清秀书兰完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
繁荣的代秋完成签到 ,获得积分10
11秒前
修修勾完成签到,获得积分10
11秒前
柠檬杨完成签到,获得积分10
13秒前
petrichor完成签到 ,获得积分10
14秒前
谦让的忆枫完成签到,获得积分10
15秒前
杨洋完成签到,获得积分20
17秒前
ok完成签到,获得积分10
17秒前
赵童童童完成签到,获得积分10
17秒前
CYQ发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
Leon完成签到,获得积分10
19秒前
谨慎问玉完成签到 ,获得积分10
20秒前
wanci应助杨洋采纳,获得30
21秒前
小冯完成签到,获得积分10
22秒前
原野发布了新的文献求助10
23秒前
specium完成签到,获得积分10
23秒前
丘比特应助淡淡的忆彤采纳,获得10
25秒前
海派甜心完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
bzp完成签到,获得积分10
27秒前
豹豹完成签到,获得积分10
27秒前
稳重笑阳完成签到 ,获得积分10
28秒前
超人研究生完成签到,获得积分10
29秒前
陈叉叉完成签到 ,获得积分10
30秒前
30秒前
xc完成签到,获得积分10
30秒前
陌语完成签到,获得积分20
31秒前
31秒前
霍悉尼完成签到 ,获得积分10
33秒前
kate完成签到,获得积分10
34秒前
南风完成签到,获得积分10
34秒前
两只晕虾完成签到,获得积分10
35秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7711581
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9267789
关于积分的说明 20068180
捐赠科研通 7288149
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3297256
关于科研通互助平台的介绍 2451805
邀请新用户注册赠送积分活动 2304288