Кобаламиновый рибопереключатель представляет собой цис-регуляторный элемент , который широко распространен в 5'-нетранслируемых областях генов , связанных с витамином B 12 (кобаламином) у бактерий . [1]
Рибопереключатели кобаламина (витамин B 12 , кофермент B 12 ) представляют собой структурированные элементы РНК, которые регулируют соседние гены, связанные с метаболизмом кобаламина, в ответ на связывание кобаламина. Рибопереключатели представляют собой генетические регуляторные элементы на основе РНК, присутствующие в 5'-нетранслируемой области (5'UTR) преимущественно бактериальной РНК. Эти переключатели связываются с лигандом , который обычно представляет собой метаболит , с высокой аффинностью и специфичностью. Связывание лиганда опосредует аллостерическую перестройку структуры мРНК, что приводит к модуляции экспрессии или трансляции генов.мРНК с образованием белка. Кобаламиновый рибопереключатель, наряду с большинством других рибопереключателей, является цис-регуляторным . Это означает, что они регулируют гены, участвующие в тех же метаболических путях, что и метаболит, который они связывают, что создает регуляцию через петлю отрицательной обратной связи . Рибопереключатели сгруппированы в классы по лиганду, который они связывают, потому что связывающий лиганд или аптамерный домен высоко консервативен у разных видов. Рибопереключатели, включая рибопереключатель кобаламина, в последнее время привлекли большое внимание благодаря их терапевтическому и синтетическому потенциалу [2] , а также их интересным структурным свойствам. [3] [4] [5]По состоянию на 2019 год рибопереключатели кобаламина были обнаружены более чем у 5000 видов бактерий. [2]
Кобаламиновые рибопереключатели связывают кобаламин (витамин B12), который представляет собой сложный кофактор фермента, состоящий из корринового кольца , координированного с ионом кобальта (III). В альфа-осевом положении кобальт координирован с диметилбензимидазольным фрагментом, присоединенным к корриновому кольцу через гибкий аминопропанольный линкер. [6] [7] Активная часть кофактора находится в бета-аксиальном положении. Метилкобаламин (MeCbl) и аденозилкобаламин (AdoCbl) представляют собой биологически активные формы кобаламина, содержащие метильную группу и аденозильную группу в бета-аксиальном положении соответственно. [6] Гидроксокобаламин(HyCbl) с гидроксильной группой в бета-аксиальном положении образуется в результате фотолиза кобаламина и присутствует в биологических условиях, но не в активной форме. Цианокобаламин (CyCbl) — это искусственная форма кобаламина, содержащаяся в добавках, которая может быть преобразована в активные формы кобаламина. Кобаламиновые рибопереключатели могут проявлять селективность по отношению к различным формам кобаламина. [6]
рибопереключатели , включая рибопереключатель кобаламина, обычно состоят из лиганд-связывающего или аптамерного домена и платформы экспрессии. Связывание лиганда вызывает аллостерическую структурную перестройку в платформе экспрессии, что приводит к регуляции экспрессии генов с помощью транскрипционных или трансляционных механизмов. [4] [8]
Кобаламиновые рибопереключатели широко классифицируются по идентичности аптамера, но могут быть дополнительно классифицированы на класс I (Cbi-I) и класс II (Cbi-II) на основе селективности аналога кобаламина и периферийных структурных элементов. [6] Рибопереключатели Cbi-I и Cbi-II имеют общий консервативный рецепторный домен, состоящий из четырехстороннего соединения и регуляторного домена. Рибопереключатели Cbi-I являются селективными в отношении AdoCbl с вариабельной структурой периферической ножки-петли , способствующей специфичности лиганда. [6] [9] Более 90% рибопереключателей кобаламина, идентифицированных до 2003 года, являются рибопереключателями Cbi-I. [10]
Cbi-II можно разделить на два класса (Cbi-IIa и Cbi-IIb). Рибопереключатели Cbi-IIa специфичны для аналогов кобаламина с меньшими β-аксиальными лигандами , включая MeCbl и HyCbl . [6] [9] Эта селективность определяется вариациями периферийных элементов. [6]