Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота - Bovine pancreatic ribonuclease

Рибонуклеаза поджелудочной железы
Структура РНКазы А
Идентификаторы
ЕС нет.	3.1.27.5
№ CAS	9001-99-4
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
BRENDA	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
Структуры PDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология	Amigo / QuickGO
Поиск ЧВК статьи PubMed статьи NCBI белки

Флакон с РНКазой А для использования в молекулярной биологии.

Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота , также часто называемая рибонуклеазой А поджелудочной железы крупного рогатого скота или просто РНКазой А , представляет собой фермент рибонуклеазу поджелудочной железы, который расщепляет одноцепочечную РНК . Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота - одна из классических модельных систем белковой науки. Две Нобелевские премии по химии были удостоены в знак признания работы по бычьей панкреатической рибонуклеазы: в 1972 году премия была присуждена Анфинсен за его работу на сворачивания белка и Стэнфордского Мур и Уильям Штейн за их работу по взаимосвязи между белком в структуре и его химический механизм ; в 1984 г. премия была присуждена Роберту Брюсу Меррифилду за разработку химического синтеза белков.

История

Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота стала обычной модельной системой при изучении белков в основном потому, что она была чрезвычайно стабильной и могла быть очищена в больших количествах. В 1940-х годах компания Armor and Company очистила килограмм белка - очень большое количество, особенно по стандартам очистки белка того времени - и предложила заинтересованным ученым образцы по низкой цене. Возможность иметь одну партию очищенного фермента сделала его преобладающей модельной системой для исследований белков. Его по-прежнему называют рибонуклеазой А или РНКазой А как наиболее заметным членом своего семейства белков , известных под разными названиями рибонуклеаза поджелудочной железы , рибонуклеаза А или рибонуклеаза I.

Исследования Кристиана Анфинсена процесса окислительного сворачивания рибонуклеазы поджелудочной железы крупного рогатого скота заложили основу для понимания взаимосвязи между аминокислотной последовательностью и свернутой трехмерной структурой белка и закрепили термодинамическую гипотезу сворачивания белка, согласно которой сложенная форма белка белок представляет собой минимум свободной энергии .

РНКаза А была первым ферментом, для которого был предложен правильный каталитический механизм еще до того, как была известна его структура. РНКаза А был первым белком, показывающее влияние неродных изомеров с пептидными связями предшествующих пролина остатками в сворачивания белка.

Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота также была модельным белком, используемым для разработки многих спектроскопических методов анализа структуры белка, включая оптическую плотность , круговой дихроизм , комбинационное рассеивание света , электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Это был первый модельный белок для разработки химических методов исследования белков, таких как химическая модификация открытых боковых цепей, антигенное распознавание и ограниченный протеолиз неупорядоченных сегментов. Рибонуклеаза S, представляющая собой РНКазу А, обработанную протеазой субтилизином , стала третьим белком, кристаллографическая структура которого была решена в 1967 году.

Структура и свойства

Помеченная ленточная диаграмма далла-рибонуклеазой A pancreatica bovina (код доступа PDB 7RSA). Магистральная лента имеет цвет от синего (N-конец) до красного (C-конец). Боковые цепи четырех цистеинов с дисульфидной связью показаны желтым цветом, а их атомы серы выделены маленькими сферами. Остатки, важные для катализа, показаны пурпурным цветом.

РНКаза А представляет собой относительно небольшой белок (124 остатка, ~ 13,7 кДа). Его можно охарактеризовать как двухслойный белок с глубокой щелью для связывания субстрата РНК. Первый слой состоит из трех альфа-спиралей (остатки 3-13, 24-34 и 50-60) от N-концевой половины белка. Второй слой состоит из трех β-шпилек (остатки 61-74, 79-104 и 105-124 из С-концевой половины), расположенных в двух β-листах . Шпильки 61-74 и 105-124 образуют четырехцепочечный антипараллельный β-лист, который лежит на спирали 3 (остатки 50-60). Самая длинная β-шпилька 79-104 соединяется с короткой β-цепью (остатки 42-45) с образованием трехцепочечного антипараллельного β-листа, который лежит на спирали 2 (остатки 24-34). ${\ Displaystyle \ альфа + \ бета}$

РНКаза A имеет четыре дисульфидные связи в своем нативном состоянии: Cys26-Cys84, Cys58-110, Cys40-95 и Cys65-72. Первые два (26-84 и 58-110) важны для конформационного сворачивания; каждый соединяет альфа-спираль первого слоя с бета-листом второго слоя, образуя небольшое гидрофобное ядро ​​поблизости от него. Две последние дисульфидные связи (40-95 и 65-72) менее важны для сворачивания; любой из них может быть уменьшен (но не оба сразу) без воздействия на нативную структуру в физиологических условиях. Эти дисульфидные связи соединяют сегменты петли и относительно подвержены воздействию растворителя. Дисульфидная связь 65-72 имеет чрезвычайно высокую склонность к образованию, значительно большую, чем можно было бы ожидать, исходя из энтропии ее петли , как в пептиде, так и в полноразмерном белке. Это указывает на то, что β-шпилька 61-74 имеет высокую склонность к конформационному укладыванию.

РНКаза A представляет собой основной белок (p I = 9,63); его многочисленные положительные заряды согласуются с его связывания с РНК (поли- аниона ). В более общем смысле, РНКаза A необычно полярна или, скорее, необычно лишена гидрофобных групп, особенно алифатических. Это может объяснить потребность в четырех дисульфидных связях для стабилизации структуры. Низкое гидрофобное содержание может также служить для уменьшения физического отталкивания между высоко заряженными группами (своими собственными и группами его субстратной РНК) и областями с низкой диэлектрической проницаемостью (неполярные остатки).

N-концевая α-спираль РНКазы A (остатки 3-13) соединена с остальной частью РНКазы A гибким линкером (остатки 16-23). Как показал FM Richards, этот линкер может быть расщеплен субтилизином между остатками 20 и 21, не вызывая диссоциации N-концевой спирали от остальной РНКазы A. Комплекс пептид-белок называется «РНКаза S», пептид (остатки 1-20) называется «S-пептидом», а остаток (остатки 21-124) называется «S-белком». Константа диссоциации S-пептида для S-белка составляет примерно 30 пМ; это прочное связывание можно использовать для очистки белка путем присоединения S-пептида к интересующему белку и пропускания смеси через аффинную колонку со связанным S-белком. [Также работает С-пептид меньшего размера (остатки 1-13).] Модельная система РНКазы S также использовалась для изучения сворачивания белка путем связывания сворачивания и ассоциации. S-пептид был первым пептидом из нативного белка, который, как было показано, имеет (мерцающую) вторичную структуру изолированно (Кли и Браун в 1967 г.).

РНКаза A расщепляет специфически после пиримидиновых нуклеотидов. Расщепление происходит в два этапа: во-первых, 3 ', 5'-фосфодиэфирная связь расщепляется с образованием 2', 3'-циклического промежуточного фосфодиэфира; во-вторых, циклический фосфодиэфир гидролизуется до 3'-монофосфата. Он может подавляться белком- ингибитором рибонуклеазы , ионами тяжелых металлов и комплексами уридина с ванадатом.

Ферментативный механизм

Положительные заряды РНКазы А лежат в основном в глубокой щели между двумя долями. Субстрат РНК находится в этой щели и расщепляется двумя каталитическими остатками гистидина , His12 и His119, с образованием 2 ', 3'-циклического промежуточного фосфата, который стабилизируется расположенным рядом Lys41.

Ферментативная регуляция

Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции .

Смотрите также

• Рибонуклеаза

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

• Рибонуклеаза + A в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)