Рибонуклеаза - Ribonuclease

рибонуклеаза
3agn.png
Ustilago sphaerogena Рибонуклеаза U2 с AMP PDB входом 3agn
Идентификаторы
Условное обозначение Рибонуклеаза
Pfam PF00545
ИнтерПро IPR000026
SCOP2 1brn / SCOPe / SUPFAM

Рибонуклеаза (обычно сокращенно РНКаза ) - это тип нуклеазы, которая катализирует расщепление РНК на более мелкие компоненты. Рибонуклеазы можно разделить на эндорибонуклеазы и экзорибонуклеазы , и они включают несколько подклассов внутри классов ферментов EC 2.7 (для фосфоролитических ферментов) и 3.1 (для гидролитических ферментов).

Функция

Все изученные организмы содержат много РНКаз двух разных классов, что показывает, что деградация РНК - очень древний и важный процесс. Помимо очистки от клеточной РНК, которая больше не требуется, РНКазы играют ключевую роль в созревании всех молекул РНК, как информационных РНК, несущих генетический материал для создания белков, так и некодирующих РНК, которые функционируют в различных клеточных процессах. Кроме того, активные системы деградации РНК являются первой защитой от РНК-вирусов и обеспечивают базовый механизм для более продвинутых клеточных иммунных стратегий, таких как РНКи .

Некоторые клетки также секретируют большое количество неспецифических РНКаз, таких как A и T1. Следовательно, РНКазы чрезвычайно распространены, что приводит к очень короткой продолжительности жизни любой РНК, которая не находится в защищенной среде. Стоит отметить, что все внутриклеточные РНК защищены от активности РНКазы с помощью ряда стратегий, включая 5'-концевое кэппирование , 3'- концевое полиаденилирование , образование дуплекса РНК-РНК и сворачивание внутри белкового комплекса РНК ( рибонуклеопротеиновая частица или РНП). .

Другой механизм защиты - ингибитор рибонуклеазы (RI) , который включает относительно большую долю клеточного белка (~ 0,1%) в некоторых типах клеток и который связывается с определенными рибонуклеазами с наивысшим сродством из любого взаимодействия белок-белок ; константа диссоциации для комплекса РИ-РНКазы А является ~ 20 Fm при физиологических условиях. RI используется в большинстве лабораторий, изучающих РНК, для защиты своих образцов от разложения РНКазами окружающей среды.

Подобно рестрикционным ферментам , которые расщепляют высокоспецифичные последовательности двухцепочечной ДНК , недавно были классифицированы различные эндорибонуклеазы, которые распознают и расщепляют специфические последовательности одноцепочечной РНК.

РНКазы играют решающую роль во многих биологических процессах, включая ангиогенез и самонесовместимость у цветковых растений (покрытосеменных). Было показано, что многие токсины стресс-реакции прокариотических токсин-антитоксиновых систем обладают РНКазной активностью и гомологией .

Классификация

Основные типы эндорибонуклеаз

Структура РНКазы А
  • EC 3.1.27.5 : РНКаза A - это РНКаза, которая обычно используется в исследованиях. РНКаза A ( например , бычья панкреатическая рибонуклеаза A: PDB : 2AAS ) является одним из самых выносливых ферментов, обычно используемых в лаборатории; один из способов его выделения является закипеть неочищенный клеточный экстракт , пока все , кроме РНКазов А ферменты не денатурированные . Он специфичен для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков C и U, в конечном итоге образуя 3'-фосфорилированный продукт через 2 ', 3'-циклический монофосфатный промежуточный продукт. Для своей деятельности не требует кофакторов.
  • EC 3.1.26.4 : РНКаза H представляет собой рибонуклеазу, которая расщепляет РНК в дуплексе ДНК / РНК с образованием оцДНК. РНКаза H является неспецифической эндонуклеазой и катализирует расщепление РНК по гидролитическому механизму, которому способствует связанный с ферментом ион двухвалентного металла. РНКаза H оставляет 5'-фосфорилированный продукт.
  • EC 3.1.26.3 : РНКаза III представляет собой тип рибонуклеазы, которая расщепляет рРНК (16s рРНК и 23s рРНК) от транскрибированного оперона полицистронной РНК у прокариот. Он также переваривает двухцепочечную РНК (dsRNA) -Dicer семейства РНКаз, разрезая пре-миРНК (длиной 60–70 п.н.) в определенном месте и трансформируя ее в миРНК (22-30 п.н.), которая активно участвует в регуляции транскрипции и Время жизни мРНК.
  • Номер ЕС 3.1.26 .- ??: РНКаза L представляет собой индуцированную интерфероном нуклеазу, которая после активации разрушает всю РНК в клетке.
  • EC 3.1.26.5 : РНКаза P - это тип рибонуклеазы, который уникален тем, что представляет собой рибозим - рибонуклеиновую кислоту, которая действует как катализатор так же, как и фермент . Одна из его функций - отщепление лидерной последовательности от 5'-конца одной цепочечной пре- тРНК . РНКаза P является одним из двух известных в природе многооборотных рибозимов (второй является рибосомой ). У бактерий РНКаза P также отвечает за каталитическую активность холоферментов, которые состоят из апофермента, который образует активную ферментную систему в сочетании с коферментом и определяет специфичность этой системы для субстрата. Недавно была открыта форма РНКазы P, которая представляет собой белок и не содержит РНК.
  • EC номер 3.1. ??: РНКаза PhyM является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Расщепляет 3'-конец непарных остатков A и U.
  • EC 3.1.27.3 : РНКаза Т1 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков G.
  • EC 3.1.27.1 : РНКаза Т2 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец всех 4 остатков, но предпочтительно 3'-конец As.
  • EC 3.1.27.4 : РНКаза U2 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков А.
  • EC 3.1.27.8 : РНКаза V специфична для полиадениновой и полиуридиновой РНК.
  • EC 3.1.26.12 : РНКаза E представляет собой рибонуклеазу растительного происхождения, которая модулирует SOS-ответы у бактерий в ответ на стресс повреждения ДНК путем активации механизма SOS посредством RecA / LexA-зависимого пути передачи сигнала, который транскрипционно подавляет множественность генов, приводящих к остановке транзита клеточного деления, а также к инициации репарации ДНК.
  • EC 3.1.26.- : РНКаза G Она участвует в процессинге 16'-конца 5s рРНК. Это связано с разделением хромосом и делением клеток. Считается одним из компонентов пучков аксиальных нитей цитоплазмы. Также считается, что он может регулировать формирование этой структуры.

Основные типы экзорибонуклеаз

Специфичность РНКазы

Активный участок выглядит как рифтовая долина, где все остатки активного участка образуют стену и дно долины. рифт очень тонкий, а небольшой субстрат идеально подходит для середины активного центра, что обеспечивает идеальное взаимодействие с остатками. На самом деле он имеет небольшую кривизну по отношению к участку, который также имеет субстрат. Хотя обычно большинство экзо- и эндорибонуклеаз не являются специфическими для секвенирования, недавно была сконструирована система CRISPR / Cas, изначально распознающая и разрезающая ДНК, чтобы расщеплять оцРНК специфичным для последовательности образом.

Загрязнение РНКазой во время экстракции РНК

Экстракции РНК в экспериментах молекулярной биологии значительно усложняется присутствием повсеместно и выносливые рибонуклеазы, разрушающих образцов РНК. Некоторые РНКазы могут быть чрезвычайно выносливыми, и их инактивация затруднительна по сравнению с нейтрализацией ДНКаз . Помимо высвобождаемых клеточных РНКаз, в окружающей среде присутствует несколько РНКаз. РНКазы эволюционировали, чтобы выполнять множество внеклеточных функций у различных организмов. Например, РНКаза 7, член суперсемейства РНКаз А , секретируется кожей человека и служит мощной антипатогенной защитой. В этих секретируемых РНКазах ферментативная активность РНКазы может даже не быть необходимой для ее новой, усиленной функции. Например, иммунные РНКазы действуют, дестабилизируя клеточные мембраны бактерий.

использованная литература

Источники

  • Д'Алессио Дж. И Риордан Дж. Ф., ред. (1997) Рибонуклеазы: структуры и функции , Academic Press.
  • Гердес К., Кристенсен С.К. и Лобнер-Олесен А. (2005). «Прокариотические токсин-антитоксиновые стрессовые реакции». Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.

внешние ссылки