Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Каталитический интрон группы II, D5
IntronGroupII.jpg
полная вторичная структура интрона группы II
Идентификаторы
СимволIntron_gpII
РфамRF00029
Прочие данные
Структуры PDBPDBe 6cih
Дополнительная информацияЗапись содержит домен сплайсинга V (D5) и некоторый консенсус 3 'к нему.
Каталитический интрон группы II, D1-D4
Идентификаторы
Символгруппа-II-D1D4
РфамCL00102
Прочие данные
Структуры PDBPDBe 4fb0
Дополнительная информацияЗапись содержит D1-D4, части с 5 'по D5.

Интроны группы II представляют собой большой класс самокаталитических рибозимов и мобильных генетических элементов, обнаруженных в генах всех трех доменов жизни . Рибозим активность (например, само- сплайсинга ) может происходить в условиях высокой соли в пробирке . Однако для сплайсинга in vivo требуется помощь белков . [1] В отличие от интронов группы I , вырезание интрона происходит в отсутствие GTP и включает образование лариата., с точкой ветвления с A-остатком, очень напоминающей ту, что обнаруживается у лариат, образовавшихся во время сплайсинга ядерной пре-мРНК. Предполагается, что сплайсинг пре-мРНК (см. Сплайсосомы ) мог развиться из интронов группы II из-за сходного каталитического механизма, а также структурного сходства субструктуры домена V группы II с удлиненной мяРНК U6 / U2 . [2] [3] Наконец, их способность сайт-специфической мобилизации к новым сайтам ДНК была использована в качестве инструмента для биотехнологии .

Структура и катализ [ править ]

Субструктура домена V, которая является общей для интронов группы II и сплайсосомной РНК U6 .

Вторичная структура интронов группы II характеризуется шестью типичными структурами «стержень-петля», также называемыми доменами с I по VI (от DI до DVI или от D1 до D6). Домены исходят из центральной жилы, которая приближает 5 'и 3' стыковые соединения. Проксимальные спиральные структуры шести доменов связаны несколькими нуклеотидами в центральной области (линкерные или соединительные последовательности). Из-за своего огромного размера домен I был разделен на поддомены a, b, c и d. Были выявлены различия в последовательностях интронов группы II, которые привели к дальнейшему разделению на подгруппы IIA, IIB и IIC, а также различное расстояние от выпуклого аденозина.в домене VI (предполагаемая точка ветвления, образующая лариат) от 3'-сайта сплайсинга, а также включение или отсутствие структурных элементов, таких как координационная петля в домене I, который присутствует в интронах IIB и IIC, но не в IIA. [1] Интроны группы II также образуют очень сложную третичную структуру РНК .

Интроны группы II содержат лишь очень мало консервативных нуклеотидов, а нуклеотиды, важные для каталитической функции, распределены по всей структуре интрона. Несколько строго консервативных первичных последовательностей представляют собой консенсус на 5 'и 3'-сайтах сплайсинга (... ↓ GUGYG & ... и ... AY ↓ ..., где Y представляет пиримидин ), некоторые из нуклеотидов центральное ядро ​​(соединяющие последовательности), относительно большое количество нуклеотидов DV и несколько коротких участков DI. Непарный аденозин в DVI (отмечен звездочкой на рисунке и расположен на расстоянии 7 или 8 нуклеотидов от 3 'сайта сплайсинга) также является консервативным и играет центральную роль в процессе сплайсинга. 2'-гидроксил выпуклого аденозина атакует 5'-сайт сплайсинга, за которым следует нуклеофильная атака.на 3'-сайте сплайсинга 3'-ОН вышестоящего экзона . Это приводит к разветвленному интрону-лариату, соединенному 2'-фосфодиэфирной связью в аденозине DVI.

Белковый аппарат необходим для сплайсинга in vivo , и дальнодействующие взаимодействия интрон-интрон и интрон-экзон важны для позиционирования сайта сплайсинга, а также для ряда третичных контактов между мотивами, включая взаимодействия петли поцелуя и тетрапетли с рецептором. В 2005 г. A. De Lencastre et al. обнаружили, что во время сплайсинга интронов группы II все реагенты предварительно организуются до начала сплайсинга. Сайт разветвления, оба экзона, каталитически важные области DV и J2 / 3 и ε-ε 'находятся в непосредственной близости до того, как произойдет первая стадия сплайсинга. Помимо выступов и областей триады AGC DV, линкерная область J2 / 3, ε-ε 'нуклеотиды и координационная петля в DI имеют решающее значение для архитектуры и функции активного сайта. [4]

Первая кристаллическая структура интрона группы II была определена в 2008 году для каталитического интрона группы IIC Oceanobacillus iheyensis , а в 2014 году к ней присоединился интрон группы IIB Pylaiella littoralis (P.li.LSUI2). Были предприняты попытки смоделировать третичный структура других интронов группы II, таких как интрон группы IIB ai5γ, с использованием комбинации программ для картирования гомологии на известные структуры и моделирования de novo ранее неразрешенных областей. [5]Группа IIC характеризуется каталитической триадой, состоящей из CGC, в то время как Группа IIA и Группа IIB составляют каталитическую триаду AGC, которая больше похожа на каталитическую триаду сплайсосомы. Считается, что группа IIC также меньше по размеру, более реактивна и более древняя. Первый этап сплайсинга в интроне группы IIC осуществляется водой, и она образует линейную структуру вместо лариата. [6]

Распространение и филогения [ править ]

Домен X
Идентификаторы
СимволДомен_X
PfamPF01348
Клан пфамCL0359
ИнтерПроIPR024937
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры
Интрон группы II, специфичный для матуразы
Идентификаторы
СимволГИИМ
PfamPF08388
Клан пфамCL0359
ИнтерПроIPR013597
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры

Интроны группы II находятся в рРНК , тРНК и мРНК из органелл (хлоропластов и митохондрий) в грибов , растений и простейших , а также в мРНК бактерий . Первым интроном, который был идентифицирован как отличный от группы I, был интрон группы IIB ai5γ, который был выделен в 1986 году из пре-мРНК транскрипта митохондриального гена oxi 3 Saccharomyces cerevisiae . [7]

Подмножество интронов группы II кодирует важные белки сплайсинга, известные как кодируемые интронами белки или IEP, в интронных ORF . В результате длина этих интронов может достигать 3 т.п.н. Сплайсинг происходит почти так же, как сплайсинг ядерной пре-мРНК с двумя этапами переэтерификации, при этом на обоих этапах также используются ионы магния для стабилизации уходящей группы на каждом этапе, что привело некоторых теоретиков к филогенетической связи между интронами группы II и ядерной сплайсосомой. Дальнейшие доказательства этой связи включают структурное сходство между соединением U2 / U6 сплайсосомной РНК и доменом V интронов группы II, который содержит каталитическую триаду AGC и большую часть сердца активного сайта, а также четность между консервативными 5 'и 3 'конечные последовательности. [8]

Многие из этих IEP, включая LtrA , имеют общий домен обратной транскриптазы и «домен X». [9] Матураза К (MatK) - это белок, в некоторой степени похожий на те, которые кодируются интронами, и обнаруживаются в хлоропластах растений. Он необходим для сплайсинга интронов группы II in vivo и может быть обнаружен в хлоропластных интронах или в ядерном геноме. Его домен RT сломан. [9]

Белковый домен [ править ]

IEP группы II имеют родственный консервативный домен, известный как «домен X» в органеллах или «GIIM» у бактерий, который не обнаруживается в других ретроэлементах. [10] [11] Домен X необходим для сплайсинга митохрондрий дрожжей. [12] Этот домен может отвечать за распознавание и связывание интронной РНК [11] или ДНК. [13]

См. Также [ править ]

  • Интрон
  • Сайт сращивания
  • Ядерные интроны
  • Интрон группы I
  • Интрон группы III
  • Twintron
  • LtrA

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Lambowitz AM, Zimmerly S (август 2011 г.). «Интроны группы II: мобильные рибозимы, вторгающиеся в ДНК» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 3 (8): a003616. DOI : 10.1101 / cshperspect.a003616 . PMC  3140690 . PMID  20463000 .
  2. ^ Seetharaman M, Eldho Н.В., Паджетт Р.А., Dayie KT (февраль 2006). «Структура каталитического эффекторного домена 5 самосплайсинга интрона группы II: параллели со сплайсосомной РНК U6» . РНК . 12 (2): 235–47. DOI : 10,1261 / rna.2237806 . PMC 1370903 . PMID 16428604 .  
  3. ^ Valadkhan S (май-июнь 2010). «Роль мяРНК в активном сайте сплайсосом» . Биология РНК . 7 (3): 345–53. DOI : 10,4161 / rna.7.3.12089 . PMID 20458185 . 
  4. ^ Де Lencastre A, S Хэмилл, Пайл AM (июль 2005). «Единая область активного сайта для интрона группы II». Структурная и молекулярная биология природы . 12 (7): 626–7. DOI : 10.1038 / nsmb957 . PMID 15980867 . 
  5. ^ Somarowthu S, M Legiewicz, Keating К.С., Пайл AM (февраль 2014). «Визуализация интрона IIB группы ai5γ» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (3): 1947–58. DOI : 10.1093 / NAR / gkt1051 . PMC 3919574 . PMID 24203709 .  
  6. ^ Keating KS, Toor N, Перлман PS Пайл AM (январь 2010). «Структурный анализ активного сайта интрона группы II и последствия для сплайсосомы» . РНК . 16 (1): 1–9. DOI : 10,1261 / rna.1791310 . PMC 2802019 . PMID 19948765 .  
  7. ^ Пееблес CL, Перлман PS, Мекленбурге KL, Petrillo ML, Табор JH, Джаррел KA, Cheng HL (январь 1986). «Самосплайсинговая РНК вырезает интронный лариат». Cell . 44 (2): 213–23. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (86) 90755-5 . PMID 3510741 . 
  8. ^ Гордон PM, Sontheimer EJ, Пиккирилли JA (февраль 2000). «Катализ ионами металлов на этапе лигирования экзона при сплайсинге ядерной пре-мРНК: расширение параллелей между сплайсосомой и интронами группы II» . РНК . 6 (2): 199–205. DOI : 10.1017 / S1355838200992069 . PMC 1369906 . PMID 10688359 .  
  9. ^ a b Алерт Д., Пипенбург К., Кудла Дж., Бок Р. (июль 2006 г.). «Эволюционное происхождение интрона митохондриальной группы II растений от предка, кодирующего обратную транскриптазу / матуразу». Журнал исследований растений . 119 (4): 363–71. DOI : 10.1007 / s10265-006-0284-0 . PMID 16763758 . 
  10. ^ Mohr G, Перлман PS, Lambowitz AM (ноябрь 1993). «Эволюционные отношения между белками, кодируемыми интронами группы II, и идентификация консервативного домена, который может быть связан с функцией созревания» . Исследования нуклеиновых кислот . 21 (22): 4991–7. DOI : 10.1093 / NAR / 21.22.4991 . PMC 310608 . PMID 8255751 .  
  11. ^ a b Centrón D, Рой PH (май 2002 г.). «Присутствие интрона группы II в мультирезистентном штамме Serratia marcescens, который содержит три интегрона и новый слитый ген» . Противомикробные препараты и химиотерапия . 46 (5): 1402–9. DOI : 10,1128 / AAC.46.5.1402-1409.2002 . PMC 127176 . PMID 11959575 .  
  12. ^ Moran СП, Мекленбурге KL, Sass P, Белчер SM, Mahnke D, Lewin A, Перлман P (июнь 1994). «Сплайсинг дефектных мутантов гена COXI митохондриальной ДНК дрожжей: начальное определение домена зрелости интрона группы II aI2» . Исследования нуклеиновых кислот . 22 (11): 2057–64. DOI : 10.1093 / nar / 22.11.2057 . PMC 308121 . PMID 8029012 .  
  13. ^ Го H, Zimmerly S, Перлман PS, Lambowitz AM (ноябрь 1997). «Эндонуклеазы интронов группы II используют как РНК, так и белковые субъединицы для распознавания специфических последовательностей в двухцепочечной ДНК» . Журнал EMBO . 16 (22): 6835–48. DOI : 10.1093 / emboj / 16.22.6835 . PMC 1170287 . PMID 9362497 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бонен Л., Фогель Дж. (Июнь 2001 г.). «Плюсы и минусы интронов группы II». Тенденции в генетике . 17 (6): 322–31. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (01) 02324-1 . PMID  11377794 .
  • Чу В.Т., Адамиди К., Лю К., Перлман П.С., Пайл А.М. (декабрь 2001 г.). «Контроль выбора места ответвления интроном группы II» . Журнал EMBO . 20 (23): 6866–76. DOI : 10.1093 / emboj / 20.23.6866 . PMC  125754 . PMID  11726522 .
  • Леманн К., Шмидт У. (2003). «Интроны группы II: структура и каталитическая универсальность крупных природных рибозимов». Критические обзоры в биохимии и молекулярной биологии . 38 (3): 249–303. DOI : 10.1080 / 713609236 . PMID  12870716 .
  • Мишель Ф., Умесоно К., Озеки Х. (октябрь 1989 г.). «Сравнительная и функциональная анатомия каталитических интронов группы II - обзор». Джин . 82 (1): 5–30. DOI : 10.1016 / 0378-1119 (89) 90026-7 . PMID  2684776 .

Внешние ссылки [ править ]