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하택집
하택집 (Taekjip Ha) 저자 이메일 보기
Johns Hopkins University, Howard Hughes Medical Institute
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Single-Molecule Analysis and Engineering of DNA Motors
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Abstract

Molecular motors are diverse enzymes that transduce chemical energy into mechanical work and, in doing so, perform critical cellular functions such as DNA replication and transcription, DNA supercoiling, intracellular transport, and ATP synthesis. Single-molecule techniques have been extensively used to identify structural intermediates in the reaction cycles of molecular motors and to understand how substeps in energy consumption drive transitions between the intermediates. Here, we review a broad spectrum of single-molecule tools and techniques such as optical and magnetic tweezers, atomic force microscopy (AFM), single-molecule fluorescence resonance energy transfer (smFRET), nanopore tweezers, and hybrid techniques that increase the number of observables. These methods enable the manipulation of individual biomolecules via the application of forces and torques and the observation of dynamic conformational changes in single motor complexes. We also review how these techniques have been applied to study various motors such as helicases, DNA and RNA polymerases, topoisomerases, nucleosome remodelers, and motors involved in the condensation, segregation, and digestion of DNA. In-depth analysis of mechanochemical coupling in molecular motors has made the development of artificially engineered motors possible. We review techniques such as mutagenesis, chemical modifications, and optogenetics that have been used to re-engineer existing molecular motors to have, for instance, altered speed, processivity, or functionality. We also discuss how single-molecule analysis of engineered motors allows us to challenge our fundamental understanding of how molecular motors transduce energy.
 

논문정보
- 형식: Review Paper
- 게재일: 2019년 10월 (BRIC 등록일 2019-10-31)
- 연구진: 국외연구진
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