Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с Excinuclease .
3'-5'-экзонуклеаза, связанная с Pol I

Экзонуклеазы - это ферменты, которые работают, отщепляя нуклеотиды по одному от конца (экзо) полинуклеотидной цепи. Гидролиз реакция , которая ломается фосфодиэфирные связи либо на 3' - или 5' - конце происходит. Его близким родственником является эндонуклеаза , которая расщепляет фосфодиэфирные связи в середине (эндо) полинуклеотидной цепи. У эукариот и прокариот есть три типа экзонуклеаз, участвующих в нормальном обмене мРНК : экзонуклеаза от 5 'до 3' (Xrn1) , которая является зависимым белком декапирования.; Экзонуклеаза от 3 'до 5', независимый белок; и поли (A) -специфическая 3'-5'-экзонуклеаза. [1] [2]

И у архей, и у эукариот один из основных путей деградации РНК осуществляется мультибелковым экзосомным комплексом , который состоит в основном из 3'-5'- экзорибонуклеаз .

Значение для полимеразы [ править ]

Известно, что РНК- полимераза II действует во время терминации транскрипции; он работает с 5'-экзонуклеазой (человеческий ген Xrn2), разрушая вновь образованный транскрипт ниже по течению, покидая сайт полиаденилирования и одновременно стреляя в полимеразу. Этот процесс включает в себя захват экзонуклеазой pol II и прекращение транскрипции. [3]

Затем Pol I синтезирует нуклеотиды ДНК вместо только что удаленного праймера РНК. ДНК-полимераза I также обладает экзонуклеазной активностью от 3 'до 5' и от 5 'до 3', которая используется при редактировании и проверке ДНК на наличие ошибок. Активность от 3 'до 5' может удалять только один мононуклеотид за раз, а активность от 5 'до 3' может удалять мононуклеотиды или до 10 нуклеотидов за раз.

Типы кишечной палочки [ править ]

Экзонуклеаза WRN с активными сайтами желтого цвета

В 1971 году Lehman IR обнаружил экзонуклеазу I в E. coli . С того времени было сделано множество открытий, в том числе экзонуклеаза, II, III , IV, V , VI, VII и VIII. Каждый тип экзонуклеазы выполняет определенные функции или требования. [4]

Экзонуклеаза I расщепляет одноцепочечную ДНК в направлении 3 '→ 5', высвобождая один за другим дезоксирибонуклеозид 5'-монофосфаты. Он не расщепляет цепи ДНК без концевых 3'-ОН групп, потому что они заблокированы фосфорильными или ацетильными группами.[5]

Экзонуклеаза II связана с ДНК-полимеразой I, которая содержит 5'-экзонуклеазу, которая отсекает РНК-праймер, находящийся непосредственно перед местом синтеза ДНК, в виде 5 '→ 3'.

Экзонуклеаза III обладает четырьмя каталитическими активностями:

  • Экзодезоксирибонуклеазная активность от 3 'до 5', специфическая для двухцепочечной ДНК
  • РНКазная активность
  • Активность 3 'фосфатазы
  • Активность АР-эндонуклеазы (позже было обнаружено, что она называется эндонуклеазой II). [6]

Экзонуклеаза IV добавляет молекулу воды, поэтому она может разорвать связь олигонуклеотида с нуклеозид-5'-монофосфатом. Эта экзонуклеаза требует Mg 2+ для функционирования и работает при более высоких температурах, чем экзонуклеаза I. [7]

Экзонуклеаза V представляет собой фермент, гидролизующий от 3 'до 5', который катализирует линейную двухцепочечную ДНК и одноцепочечную ДНК, для чего требуется Ca 2+ . [8] Этот фермент чрезвычайно важен в процессе гомологичной рекомбинации .

Экзонуклеаза VIII представляет собой димерный белок от 5 'до 3', который не требует АТФ или каких-либо разрывов или разрывов в цепи, но требует наличия свободной 5 'ОН-группы для выполнения своей функции.

Открытия на людях [ править ]

Эндонуклеаза человеческого типа от 3 'до 5', как известно, необходима для правильного процессинга пре-мРНК гистонов, в которой мяРНП U7 управляет единичным процессом расщепления. После удаления последующего продукта расщепления (DCP) Xrn1 продолжает дальнейшее расщепление продукта, пока он полностью не разложится. [9] Это позволяет повторно использовать нуклеотиды. Xrn1 связан с активностью котранскрипционного расщепления (CoTC), которая действует как предшественник для образования свободного 5'-незащищенного конца, поэтому экзонуклеаза может удалять и разрушать последующий продукт расщепления (DCP). Это инициирует прекращение транскрипции, потому что никто не хочет, чтобы в их телах накапливались цепи ДНК или РНК. [10]

Открытия в дрожжах [ править ]

CCR4-Not - это общий регуляторный комплекс транскрипции у почкующихся дрожжей, который, как обнаружено, связан с метаболизмом мРНК , инициацией транскрипции и деградацией мРНК. Было обнаружено, что CCR4 содержит 3 '- 5' экзонуклеазную активность РНК и одноцепочечной ДНК . [11] Другим компонентом, связанным с CCR4-Not, является белок CAF1, который, как было обнаружено, содержит от 3 'до 5' или от 5 'до 3' экзонуклеазных доменов у мышей и Caenorhabditis elegans . [12] Этот белок не был обнаружен у дрожжей, что позволяет предположить, что он, вероятно, имеет аномальный экзонуклеазный домен, подобный тому, который наблюдается у многоклеточных животных.[13] Дрожжи содержатэкзонуклеазы Rat1 и Xrn1. Rat1 работает точно так же, как человеческий тип (Xrn2), афункция Xrn1 в цитоплазме находится в направлении от 5 'к 3' для разрушения РНК (pre-5.8s и 25s рРНК) в отсутствие Rat1. [14] [15]

Открытия в коронавирусах [ править ]

В бета- коронавирусах , в том числе SARS-CoV-2 , экзонуклеаза nsp14-ExoN, которая является частью вирусного генома, отвечает за рекомбинацию, которая связана с появлением нового штамма. [16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мукерджи Д; и другие. (2004). «Анализ экзонуклеолитической активности РНК в клеточных экстрактах». Протоколы Springer . 257 : 193–211. DOI : 10.1385 / 1-59259-750-5: 193 . ISBN 978-1-59259-750-5. PMID  14770007 .
  2. ^ Памела А. Фришмейер; и другие. (2002). «Механизм наблюдения за мРНК, который устраняет транскрипты, не содержащие кодонов терминации». Наука . 295 (5563): 2258–61. Bibcode : 2002Sci ... 295.2258F . DOI : 10.1126 / science.1067338 . PMID 11910109 . 
  3. ^ Hage A EL; и другие. (2008). «Для эффективного прекращения транскрипции РНК-полимеразой I требуется 5'-экзонуклеаза Rat1 в дрожжах» . Genes Dev . 22 (8): 1068–081. DOI : 10,1101 / gad.463708 . PMC 2335327 . PMID 18413717 .  
  4. ↑ Пол Д. Бойер (1952). Ферменты (1-е изд.). Академическая пресса. п. 211. ISBN. 978-0-12-122723-4.
  5. ↑ Lehman IR, Nussbaum AL (август 1964). «Дезоксирибонуклеазы Escherichia Coli. V. О специфичности экзонуклеазы I (фосфодиэстеразы)» . J. Biol. Chem . 239 (8): 2628–36. PMID 14235546 . 
  6. Перейти ↑ Rogers SG, Weiss B (1980). «Экзонуклеаза III Escherichia coli K-12, эндонуклеаза AP» . Meth. Энзимол . Методы в энзимологии. 65 (1): 201–11 . DOI : 10.1016 / S0076-6879 (80) 65028-9 . ISBN 978-0-12-181965-1. PMID  6246343 .
  7. ^ Мишра, Северная Каролина; Мишра, Навин С. (1995). Молекулярная биология нуклеаз . Бока-Ратон: CRC Press. С. 46–52. ISBN 978-0-8493-7658-0.
  8. ↑ Дуглас А. Джулин (2000). «Обнаружение и количественное определение активности фермента RecBCD (экзонуклеаза V)». Протоколы восстановления ДНК . Методы молекулярной биологии. 152 . Humana Press. С. 91–105. DOI : 10.1385 / 1-59259-068-3: 91 . ISBN 978-0-89603-643-7. PMID  10957971 .
  9. ^ Ян XC, Sullivan KD, Marzluff WF, Dominski Z (январь 2009). «Исследования 5'-экзонуклеазной и эндонуклеазной активности CPSF-73 в процессинге гистоновых пре-мРНК» . Мол. Клетка. Биол . 29 (1): 31–42. DOI : 10.1128 / MCB.00776-08 . PMC 2612496 . PMID 18955505 .  
  10. ↑ West S, Gromak N, Proudfoot NJ (ноябрь 2004 г.). «Человеческая 5 '→ 3' экзонуклеаза Xrn2 способствует терминации транскрипции в сайтах котранскрипционного расщепления» . Природа . 432 (7016): 522–5. Bibcode : 2004Natur.432..522W . DOI : 10,1038 / природа03035 . PMID 15565158 . 
  11. ↑ Chen J, Chiang YC, Denis CL (март 2002). «CCR4, 3'– 5 'поли (A) РНК и экзонуклеаза оцДНК, является каталитическим компонентом цитоплазматической деаденилазы» . EMBO J . 21 (6): 1414–26. DOI : 10.1093 / emboj / 21.6.1414 . PMC 125924 . PMID 11889047 .  
  12. Перейти ↑ Draper MP, Salvadore C, Denis CL (июль 1995). «Идентификация белка мыши, гомолог которого в Saccharomyces cerevisiae является компонентом комплекса регуляции транскрипции CCR4» . Мол. Клетка. Биол . 15 (7): 3487–95. DOI : 10,1128 / MCB.15.7.3487 . PMC 230585 . PMID 7791755 .  
  13. ^ Moser MJ, Holley WR, Чаттерджи A, Миан IS (декабрь 1997). «Проверочный домен ДНК-полимеразы I Escherichia coli и других доменов экзонуклеазы ДНК и / или РНК» . Nucleic Acids Res . 25 (24): 5110–8. DOI : 10.1093 / NAR / 25.24.5110 . PMC 147149 . PMID 9396823 . Архивировано из оригинала на 2012-07-18.  
  14. ^ Генри Y, Вуд H, Моррисси JP, Петфальски E, Кирси S, Толлервей D (май 1994). «5'-конец дрожжевой 5.8S рРНК генерируется экзонуклеазами из расположенного выше сайта расщепления» . EMBO J . 13 (10): 2452–63. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1994.tb06530.x . PMC 395111 . PMID 7515008 .  
  15. ^ Geerlings TH, Вос JC, Raue HA (декабрь 2000). «Заключительный этап в образовании 25S рРНК в Saccharomyces cerevisiae осуществляется 5 '-> 3' экзонуклеазами» . РНК . 6 (12): 1698–703. DOI : 10.1017 / S1355838200001540 . PMC 1370040 . PMID 11142370 .  
  16. ^ "Экзорибонуклеаза, корректирующая коронавирус, опосредует обширную вирусную рекомбинацию" . PLOS Патогены .

Внешние ссылки [ править ]

  • Экзонуклеазы в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)