Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Деградосома представляет собой белковый комплекс присутствует в большинстве бактерий , которые участвует в обработке рибосомной РНК и деградации РНК и регулируется Некодирующих РНК . Он содержит белки РНК-геликазу В , РНКазу Е и полинуклеотидфосфорилазу . [1]

Запасы клеточной РНК в клетках постоянно колеблются. Например, в кишечной палочке , информационной РНК ожидаемой продолжительность жизни «s находится в пределах от 2 до 25 минут, в других бактерий , это может длиться дольше. Даже в покоящихся клетках РНК деградирует в устойчивом состоянии, и нуклеотидные продукты этого процесса позже повторно используются для новых циклов синтеза нуклеиновых кислот . Оборот РНК очень важен для регулирования генов и контроля качества.

У всех организмов есть различные инструменты для деградации РНК, например рибонуклеазы, геликазы, 3'-концевые нуклеотидилтрансферазы (которые добавляют хвосты к транскриптам), 5'-концевые ферменты и ферменты, связывающие РНК, которые помогают моделировать РНК для представления в виде подложка или для распознавания. Часто эти белки объединяются в стабильные комплексы, в которых их активность координируется или кооперативна. Многие из этих белков метаболизма РНК представлены в компонентах мультиферментной РНК-деградосомы Escherichia coli , которая состоит из четырех основных компонентов: гидролитической эндорибонуклеазы РНКазы E , фосфолитической экзорибонуклеазы PNPase , АТФ-зависимойРНК-геликаза (RhIB) и гликолитический фермент енолаза .

Деградосома РНК была обнаружена в двух разных лабораториях, когда они работали над очисткой и характеристикой E. coli , РНКазы E и факторов, которые могли влиять на активность ферментов, разрушающих РНК, в частности, PNPase. Он был обнаружен во время изучения двух его основных соединений.

Структура [ править ]

Состав этого мультифермента может варьироваться в зависимости от организма. Мультибелковая комплексная деградосома РНК в E. coli состоит из 4 канонических компонентов:

  • РНКаза E : большая гидролитическая эндорибонуклеаза, которую можно разделить на N-концевую половину РНКазы E, которая содержит каталитический домен и является местом, где проявляется нуклеотическая активность; и С-концевая половина, представляющая собой неструктурированный белок с большой цепью без известной функции, который обеспечивает каркас, необходимый для сборки деградосомы. Эта область очень гибкая, что облегчает взаимодействие компонентов деградосомы. У E. coli РНКаза E расположена в цитоплазматической мембране и может быть обнаружена с помощью флуоресцентной микроскопии. [2] Его структура состоит из 1061 аминокислоты и имеет молекулярную массу 118 кДа.
  • PNPase : фосфоролитическая экзорибонуклеаза, разрушающая РНК. Его цепь состоит из 421 аминокислоты, а его молекулярная масса составляет 47 кДа.
  • Энолаза : гликолитический фермент энолаза, образованный 432 аминокислотами, поэтому его молекулярная масса составляет 46 кДа.
  • РНК-геликаза (RhlB): большое семейство ферментов, этот тип содержит 711 аминокислот и весит 77 кДа. [3] Идентификация этого DEAD-бокса (белки этого типа участвуют в различных метаболических процессах, в которых обычно участвуют РНК) в деградосоме E. coli была одним из первых индикаторов того, что РНК-геликазы могли принимать участие в деградации. мРНК.

Сообщалось о некоторых альтернативных формах деградосомы РНК с различными белками . Дополнительными альтернативными компонентами деградосомы являются PcnB ( поли-A-полимераза ) и РНК-геликазы RhlE и SrmB . Другие альтернативные компоненты во время холодового шока включают РНК- геликазу CsdA . Дополнительные альтернативные компоненты деградосомы во время стационарной фазы включают Rnr ( РНКаза R ) и предполагаемую РНК- геликазу HrpA . Ppk ( полифосфаткиназа ) - еще один компонент, который, как сообщается, является частью комплекса, такой же, как РНК-шаперон Hfq, PAP ( кислая фосфатаза простаты)), другие виды шаперонов и рибосомных белков . Они были обнаружены в препаратах деградосом, экстрагированных из клеток E. coli . [4]

Это будет представлять основную структуру Деградосомы РНК. Структура нарисована симметрично, однако это динамическая структура, поэтому некаталитическая область РНКазы E будет образовывать случайную катушку, и каждая из этих катушек будет действовать независимо от других.

Структура деградосомы РНК не такая жесткая, как кажется на картинке, потому что это только модель, чтобы понять, как она работает. Структура деградосомы РНК динамична, и каждый компонент взаимодействует с компонентами, близкими к нему. Таким образом, структура подобна молекулярному домену, где РНК может взаимодействовать в качестве субстрата с каждым из компонентов, и когда это происходит, РНК действительно трудно вырваться из комплекса. [3]

Функции [ править ]

Деградосома РНК - это огромная мультиферментная ассоциация, которая участвует в метаболизме РНК и посттранскрипционном контроле экспрессии генов у многих бактерий, таких как Escherichia coli и Pseudoalteromonas haloplanktis . Мультибелковый комплекс также служит машиной для обработки предшественников структурированной РНК в процессе их созревания. [5] [6]

Считается, что РНК-геликаза помогает в процессе деградации развить структуру двойной спирали в стебле-петлях РНК. Иногда ценится совместная очистка рРНК с деградосомой, что предполагает, что комплекс может принимать участие в деградации рРНК и мРНК. Четкой информации о роли деградосом очень мало. Изучая этапы деградации транскрипта в E. coli , известно, что в первую очередь эндорибонуклеазы могут расщеплять субстраты, так что позже экзорибонуклеазы могут воздействовать на продукты. Сам по себе RhIB имеет очень низкую активность, но взаимодействие с РНКазой E может ее стимулировать. [7]Роль енолазы в процессе деградации РНК до сих пор должным образом не описана, по-видимому, она помогает комплексу быть более специфичным в процессе деградации. [8] [9]

Одним из особенно интересных аспектов деградосомы бактериальной РНК является присутствие метаболических ферментов во многих изученных комплексах. Помимо фермента енолазы, присутствующего в деградосоме E. coli , метаболические ферменты аконитаза и фосфофруктокиназа были идентифицированы в деградосомах C. crescentus и B. subtilis соответственно. [10] [11] Причина присутствия этих ферментов в настоящее время неясна.

Активация деградосом [ править ]

Этот мультибелковый комплекс стимулируется некодирующей РНК , которая называется миРНК в эукариотических клетках и мРНК в бактериях . Небольшие аминокислотные последовательности обычно используются для нацеливания мРНК с целью ее разрушения. Отсюда есть два способа сделать это: нацеливание на область инициации трансляции (TIR) ​​или кодирующую последовательность ДНК (CDS). Во-первых, для присоединения мРНК к целевой мРНК необходим Hfq ( белок- шаперон ). Если после присоединения комплекс Hfq-sRna заканчивается на TIR, он блокирует сайт связывания рибосомы (RBS), поэтому рибосомы образуются.не может транслироваться и активирует нуклеазы (РНКазу E) для устранения мРНК. Другая возможность - это конец в другом регионе, что делает сложную работу завершающей точкой перевода. Таким образом, рибосомы могут выполнять свою работу по декодированию, процесс, который останавливается, когда они прибывают в комплекс, где включается вся процедура разрушения. [5]

На этом рисунке показан процесс деградации РНК с определенными фазами.

Деградация РНК [ править ]

Процесс разрушения РНК очень сложен. Чтобы облегчить понимание, мы используем в качестве примера процедуру деградации мРНК в Escherichia coli, потому что это наиболее известный процесс. Опосредуется в основном эндо- и рибонуклеазами. Ферменты РНКаза II и ПНФаза (полинуклеотидфосфорилаза) расщепляют мРНК по схеме 3 '→ 5'. Деградосома имеет 4 отделения, в которых находится несколько рибонуклеаз . Первоначально синтезированная РНК представляет собой полифосфатную структуру. Вот почему необходимо дефосфорилирование , чтобы получить монофосфат под действием РНК- пирофосфогидролазы.PppH. Транскрипты состоят из двух частей: фосфатного конца (P-конца) и структуры петля-стержень в качестве конца. P-конец эндорибонуклеолитически расщепляется РНКазой E, тогда как петля-стержень расщепляется РНК-геликазами. Если есть какие-либо вторичные структуры, эффективность полимеразы PAP необходима для упрощения восстановления экзорибонуклеазами, такими как PNPase. Наконец, лоскуты обрабатываются олигорибонуклеазами.

Процесс аналогичен у других видов и только изменяет ферментативный аппарат. Например, bacillus subtilis вместо использования РНКазы Е в качестве эндо-рибонуклеазы, она использует РНКазу Y или РНКазу J, или в архее для этой работы используется экзосома (везикула) . [5]

Эволюция [ править ]

Деградосома, которая является динамичной по конформации, изменчивой по составу и несущественной в определенных лабораторных условиях, тем не менее, сохранялась на протяжении эволюции многих видов бактерий ( архей , эукариот , Escherichia coli , митохондрий и т. Д.), Что, скорее всего, связано с его разнообразный вклад в глобальную клеточную регуляцию. Экспериментально продемонстрировано, что присутствие деградосом является селективным преимуществом для E. coli . [5]

Считалось, что подобные деградосомам структуры являются частью многих γ-протеобактрий и фактически были обнаружены в других удаленных бактериальных линиях. Они построены на РНКазе E. Однако состав этих подобных деградосомам ансамблей не всегда одинаков, он может отличаться для некоторых белковых компонентов.

Деградосома РНК E. coli [ править ]

У людей и других животных кишечная палочка является комменсалом в их кишечном тракте. Это один из наиболее изученных организмов в лабораториях, и он был полезной моделью для понимания генетической регуляции у бактерий и других сфер жизни. Деградосома РНК E. coli - это структура, которая играет различные роли в метаболизме РНК. Он разделяет гомологичные компоненты и функциональную аналогию с аналогичными сборками, встречающимися во всех сферах жизни. Одним из его компонентов является АТФ- зависимый мотор, который активируется посредством белок-белковых взаимодействий и взаимодействует с рибонуклеазами в энергозависимом режиме деградации РНК. [5]

E. coli не имеет пути разложения 5 '→ 3'. Его мРНК не имеет 5'-кэпированных концов, и не известны какие-либо 5 '→ 3' экзонуклеазы. То же самое происходит с другими эубактериями, следовательно, путь разложения 5 '→ 3' может быть исключительным лечением для эукариотических клеток. [7]

См. Также [ править ]

  • Экзосомный комплекс
  • Протеасома

Ссылки [ править ]

  1. ^ Carpousis AJ (апрель 2002). «Деградосома РНК Escherichia coli: структура, функция и взаимосвязь в других рибонуклеолитических мультиферментных комплексах». Труды биохимического общества . 30 (2): 150–5. DOI : 10.1042 / BST0300150 . PMID  12035760 .
  2. ^ Bandyra KJ, Бувье M, Carpousis AJ, Luisi BF (июнь 2013). «Социальная ткань деградосомы РНК» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - механизмы регуляции генов . 1829 (6–7): 514–22. DOI : 10.1016 / j.bbagrm.2013.02.011 . PMC 3991390 . PMID 23459248 .  
  3. ^ a b Carpousis AJ (26 сентября 2007 г.). «Деградосома РНК Escherichia coli: машина для разложения мРНК, собранная на РНКазе Е». Ежегодный обзор микробиологии . 61 (1): 71–87. DOI : 10.1146 / annurev.micro.61.080706.093440 . PMID 17447862 . 
  4. ^ EcoGene. «ЭкоДжен» . www.ecogen.org . Архивировано из оригинала на 2016-10-20 . Проверено 19 октября 2016 .
  5. ^ Б с д е Гурны МВт, Carpousis AJ, Luisi BF (май 2012 г.). «От конформационного хаоса к надежной регуляции: структура и функция мультиферментной деградосомы РНК». Ежеквартальные обзоры биофизики . 45 (2): 105–45. DOI : 10.1017 / S003358351100014X . PMID 22169164 . 
  6. ^ Айт-Бар S, Carpousis AJ (октябрь 2010). «Характеристика деградосомы РНК Pseudoalteromonas haloplanktis: сохранение взаимодействия РНКазы E-RhlB в гаммапротеобактериях» . Журнал бактериологии . 192 (20): 5413–23. DOI : 10.1128 / JB.00592-10 . PMC 2950506 . PMID 20729366 .  
  7. ^ a b Carpousis, AJ (2002). «Деградосома РНК Escherichia coli: структура, функция и взаимосвязь с другими рибонуклеолитическими мультиэнзимными комплексами». Труды биохимического общества . 30 (2): 150–155. DOI : 10.1042 / 0300-5127: 0300150 .
  8. ↑ Brown T (30 июня 2008 г.). Геномы / Геном (на испанском языке). Эд. Médica Panamericana. ISBN 9789500614481.
  9. ^ Гарсия-Мена Дж. "Polinucleótido fosforilasa: una joya de las ribonucleasas" . ResearchGate . Проверено 18 октября +2016 .
  10. ^ Хардвик SW, Chan VS, Бродхерст RW, Luisi BF (март 2011). «Сборка деградосом РНК в Caulobacter crescentus» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (4): 1449–59. DOI : 10.1093 / NAR / gkq928 . PMC 3045602 . PMID 20952404 .  
  11. ^ Cho KH (2017). «Структура и функция деградосомы грамположительной бактериальной РНК» . Границы микробиологии . 8 : 154. DOI : 10,3389 / fmicb.2017.00154 . PMC 5289998 . PMID 28217125 .