 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК 5 - [(2 S , 3 R 4 S , 5 R ) -3,4-дигидрокси-5- (гидроксиметил) -oxolan-2-ил] -1 Н пиримидин-2,4-дион | |
| Предпочтительное название IUPAC 5- (β-D-рибофуранозил) пиримидин-2,4 (1 H , 3 H ) -дион | |
| Другие названия пси-уридин, 5-рибозилурацил, бета-D-псевдоуридин, 5- (бета-D-рибофуранозил) урацил | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ChemSpider | |
PubChem CID | |
| UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| C 9 H 12 N 2 O 6 | |
| Молярная масса | 244,20 г / моль |
| Появление | Белый гранулированный порошок |
| Хорошо растворяется в воде. | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Псевдоуридина (сокращенно от греческой буквы пси Ч или буква Q) [1] представляет собой изомер из нуклеозида уридина , в котором урацил присоединен через углерод-углерод вместо азота-углеродной гликозидной связи . (В этой конфигурации урацил иногда называют «псевдурацилом».)
Псевдоуридин - самая распространенная модификация РНК в клеточной РНК . После транскрипции и последующего синтеза РНК может быть модифицирована более чем 100 химически различными модификациями. Они потенциально могут регулировать посттранскрипционную экспрессию РНК в дополнение к четырем стандартным нуклеотидам и играть различные роли в клетке, включая трансляцию, локализацию и стабилизацию РНК. Псевдоуридин, являясь одним из них, представляет собой C5- гликозидный изомер уридина, который содержит связь CC между C1 рибозного сахара и C5 урацила., а не обычная связь C1-N1, обнаруженная в уридине. Связь CC дает ему большую свободу вращения и конформационную гибкость. [2] Кроме того, псевдоуридин имеет дополнительный донор водородной связи в положении N1.
Также известна как 5-ribosyluracil , псевдоуридин является повсеместно еще загадочной составляющей структурного РНКА ( передач , рибосом , небольшие ядерный (мяРНК) и малые ядрышки ). Недавно это также было обнаружено в кодирующей РНК. Будучи самым распространенным, он обнаружен во всех трех филогенетических областях жизни и был обнаружен первым. Этот нуклеотид считается «пятым нуклеотидом». На его долю приходится 4% нуклеотидов в тРНК дрожжей . Эта модификация основания способна стабилизировать РНК и улучшить укладку оснований за счет образования дополнительных водородных связей с водой через ее дополнительную иминогруппу. В кишечной палочке 11 псевдоуридинов. рРНК, 30 в цитоплазматической рРНК дрожжей и единственная модификация в митохондриальной 21S рРНК и около 100 псевдоуридинов в человеческой рРНК, что указывает на то, что степень псевдоуридилирования увеличивается со сложностью организма.
Было показано, что псевдоуридин в рРНК и тРНК тонко настраивает и стабилизирует региональную структуру и помогает поддерживать свои функции в декодировании мРНК, сборке, обработке и трансляции рибосом. [2] [3] [4] Было показано, что псевдоуридин в мяРНК усиливает взаимодействие сплайсосомальной РНК-пре-мРНК, облегчая регуляцию сплайсинга. [5]
Эффекты и модификации на различных РНК [ править ]
тРНК [ править ]
Псевдоуридин = Ψ
Ψ является повсеместным в этом классе РНК и способствует распространению общих структурных мотивов тРНК . Одним из таких структурных мотивов является петля ствола TΨC, которая включает Ψ55. Ψ обычно обнаруживается в стебле D, стебле и петле антикодона тРНК из каждого домена. В каждом структурном мотиве уникальные физико-химические свойства стабилизируют структуры, которые были бы невозможны при использовании стандартного U. [2]
Во время трансляции Ψ модулирует взаимодействия молекул тРНК с рРНК и мРНК . Ψ и другие модифицированные нуклеотиды влияют на локальную структуру доменов тРНК, в которых они находятся, не влияя на общую складку РНК. В антикодоновой стебле-петле (ASL) Ψ кажется критическим для правильного связывания тРНК с рибосомой. Ψ стабилизирует динамическую структуру ASL и способствует более сильному связыванию с 30S рибосомой. Стабилизированная конформация ASL помогает поддерживать правильный антикодон - кодон.пары во время перевода. Эта стабильность может повысить точность трансляции за счет снижения скорости образования пептидной связи и предоставления большего времени для отклонения неправильных пар кодон-антикодон. Несмотря на роль в стабилизации локальной структуры, псевдоуридилирование тРНК не является существенным для жизнеспособности клеток и обычно не требуется для аминоацилирования . [2]
мРНК [ править ]
Ψ также содержится в мРНК, которые являются матрицей для синтеза белка. Ψ остатки в мРНК могут влиять на кодирующую специфичность стоп-кодонов UAA, UGA и UAG. В этих стоп-кодонах как модификация U → Ψ, так и мутация U → C способствуют бессмысленному подавлению. [6] В вакцине SARS-CoV2 от BioNTech / Pfizer, также известной как BNT162b2 , Tozinameran или Comirnaty, все U были заменены N1-метил-псевдоуридином [7] , нуклеозидом, родственным, который содержит метильную группу, добавленную к Атом N1.
рРНК [ править ]
Ψ находится в больших и малых рибосомных субъединицах всех доменов жизни и их органеллах . В рибосоме Ψ остатки группируются в доменах II, IV и V и стабилизируют взаимодействия РНК-РНК и / или РНК-белок. Стабильность, обеспечиваемая, может способствовать укладке рРНК и сборке рибосом. Ψ также может влиять на стабильность локальных структур, что влияет на скорость и точность декодирования и корректуры во время перевода. [2]
мяРНК [ править ]
Ψ обнаружен в основных сплайсосомных мяРНК эукариот. Ψ остатки мяРНК часто филогенетически консервативны, но имеют некоторые вариации в зависимости от таксонов и организмов. Остатки в мяРНК обычно расположены в областях, которые участвуют во взаимодействиях РНК-РНК и / или РНК-белок, участвующих в сборке и функции сплайсосомы. Ψ остатки в мяРНК способствуют правильной укладке и сборке сплайсосомы, что важно для процессинга пре-мРНК. [2]
Белки псевдоуридинсинтазы [ править ]
Псевдоуридин - это модификации РНК, которые выполняются после транскрипции , то есть после образования РНК. Белки, которые производят эту модификацию, называются псевдоуридинсинтазами или PUS. Белки PUS встречаются во всех сферах жизни. Большинство исследований было проведено в отношении того, как белок PUS модифицирует тРНК, поэтому механизм, включающий мяРНК и мРНК, четко не определен. Белки PUS могут различаться в зависимости от специфичности РНК, структуры и механизмов изомеризации . Различные структуры PUS делятся на 4 семейства. Семейства разделяют активную последовательность и важные структурные мотивы. [1]
TruA [ править ]
Домен TruA модифицирует множество различных участков тРНК, мяРНК и мРНК. В этом семействе до сих пор обсуждают механизм изомеризации уридина. [4] [8]
PUS 1 находится в ядре и модифицирует тРНК в разных местах: U44 мяРНК U2 и U28 мяРНК U6. Исследования показали, что экспрессия PUS 1 увеличивается во время стресса окружающей среды и важна для регулирования сплайсинга РНК. Кроме того, PUS 1 необходим для взятия тРНК, образующейся в ядре, и отправки их в цитоплазму. [4]
PUS 2 очень похож на PUS 1, но расположен в митохондриях и модифицирует только U27 и U28 мито-тРНК. Этот белок модифицирует митохондриальную тРНК, которая имеет меньшее количество модификаций псевдоуридина по сравнению с другими тРНК. В отличие от большинства белков, локализованных в митохондриях, PUS 2 не обладает сигналом нацеливания на митохондрии или MTS. [4]
PUS 3 является гомологом PUS 1, но модифицирует разные места тРНК (U38 / 39) в цитоплазме и митохондриях. Этот белок является наиболее консервативным из семейства TruA. Уменьшение модификаций, производимых PUS 3, было обнаружено, когда структура тРНК неправильно свернута. Наряду с тРНК белок нацелен на нкРНК и мРНК, все еще необходимы дальнейшие исследования в отношении важности этой модификации. PUS 3 вместе с PUS 1 модифицируют рецептор стероидного активатора у человека. [4]
TruB [ править ]
Семейство TruB содержит только PUS 4, расположенный в митохондриях и ядрах. Модификация PUS 4 сильно консервативна и расположена в U55 в локте тРНК. У человеческой формы PUS 4 фактически отсутствует связывающий домен, называемый PUA, или псевдоуридинсинтаза, и археозинтрансгликозилаза . PUS 4 обладает специфичностью последовательности для части Т-петли тРНК. Предварительные данные о модификации мРНК PUS4, но для подтверждения необходимы дополнительные исследования. Также связывается со специфическим вирусом мозаики брома, который представляет собой РНК-вирус, поражающий растения. [4] [9]
TruD [ править ]
TruD способен модифицировать множество РНК, и неясно, как эти различные субстраты РНК распознаются. PUS 7 модифицирует U2 snRNA в положении 35, и эта модификация будет усиливаться, когда клетки находятся в сильном шоке. Другой модификацией является цитоплазматическая тРНК в положении 13 и положении 35 в пре-тРНК Tyr . PUS 7 модифицирует почти специфичность, не зависящую от типа РНК, поскольку мРНК показывает псевдоуридилированную PUS 7. Распознайте это как последовательность РНК, UGUAR со вторым U, являющимся нуклеотидом, который будет модифицирован. Псевдоуридилирование мРНК PUS 7 усиливается во время теплового шока, поскольку белок перемещается из ядра в цитоплазму. Считается, что модификация увеличивает стабильность мРНК во время теплового шока до того, как РНК попадет в ядро или митохондрии, но необходимы дополнительные исследования.[4] [8]
RluA [ править ]
Домен RluA этих белков может идентифицировать субстрат через связывание другого белка с субстратом, а затем определенные связи с доменом RluA. [1] [8]
PUS 5 недостаточно изучен, он локализован в псевдоуридинсинтазе и, как и Pus 2, не имеет последовательности, нацеленной на митохондриальный сигнал. Белок модифицирует U2819 митохондриальной 21S рРНК. Также подозревается, что Pus 5 модифицирует некоторые уридины в мРНК, но опять же для подтверждения необходимы дополнительные данные.
PUS 6 имеет тот, который модифицирует только U31 цитоплазматической и митохондриальной тРНК. Также известно, что гной 6 модифицирует мРНК. [4]
PUS 8, также известный как Rib2, модифицирует цитоплазматическую тРНК в положении U32. На С-конце находится DRAP-дезаминазный домен, связанный с биосинтезом рибофлавина. RluA и DRAP или деаминазный домен, связанный с рибофлавинсинтазой, выполняют полностью разные функции в белке, и неизвестно, взаимодействуют ли они друг с другом. PUS 8 необходим дрожжам, но предполагается, что он связан с синтезом рибофлавина, а не с модификацией псевдоуридина. [4]
PUS 9 и PUS 8 катализируют одно и то же положение в митохондриальной тРНК вместо цитоплазматической. Это единственный белок PUS, который содержит митохондриальный сигнальный домен нацеливания на N-конце. Исследования предполагают, что PUS 9 может модифицировать мРНК, что означает меньшую субстратную специфичность. [4]
Методы секвенирования генома псевдоуридина [ править ]
Псевдоуридин можно идентифицировать множеством различных методов. Распространенным методом выявления модификаций РНК и ДНК является жидкостная хроматография с масс-спектрометрией или ЖХ-МС . Масс-спектрометрия разделяет молекулы по массе и заряду. При этом уридин и псевдоуридин имеют одинаковую массу, но имеют разные заряды. Жидкостная хроматография работает по времени удерживания, которое связано с выходом из колонки. [10]В химическом способе идентификации псевдоуридина используется соединение, называемое CMC или N-циклогексил-N'-β- (4-метилморфолиний) этилкарбодиимид, чтобы специфически маркировать и отличать уридин от псевдоуридина. КМЦ будет связываться как с псевдоуридином, так и с уридином, но крепче держится с первым из-за третьего азота, способного образовывать водородную связь. КМЦ, связанную с псевдоуридином, затем можно визуализировать, пометив сигнальную молекулу. Этот метод все еще разрабатывается, чтобы стать высокопроизводительным. [11]
Медицинское значение псевдоуридина [ править ]
Псевдоуридин оказывает тонкое, но значительное влияние на соседнюю сахарно-фосфатную основу, а также усиливает укладку оснований. Эти эффекты могут лежать в основе биологической роли большинства, но, возможно, не всех остатков псевдоуридина в РНК. Некоторые генетические мутанты, лишенные специфических остатков псевдоуридина в тРНК или рРНК, проявляют трудности с трансляцией, демонстрируют медленные темпы роста и не могут эффективно конкурировать со штаммами дикого типа в смешанной культуре. Псевдоуридин модификация также вовлечена в человеческих болезнях , такие как митохондриальная миопатия и сидеробластная анемия (MLASA) и дискератоз Врожденные. [4] дискератоз врожденной и синдром Hoyeraal-Хрейдарссонпредставляют собой два редких наследственных синдрома, вызванных мутациями в DKC1 , гене, кодирующем дискерин псевдоуридинсинтазы. Псевдоуридины были признаны регуляторами латентных вирусных процессов при инфекциях, вызванных вирусом иммунодефицита человека ( ВИЧ ). [12] Псевдоуридилирование также связано с патогенезом наследственного по материнской линии диабета и глухоты (MIDD). В частности, точечная мутация в митохондриальной тРНК, по-видимому, предотвращает псевдоуридилирование одного нуклеотида, тем самым изменяя третичную структуру тРНК. Это может привести к более высокой нестабильности тРНК, вызывая дефицит митохондриальной трансляции и дыхания. [12]
См. Также [ править ]
- Псевдоуридинкиназа
- TRNA-псевдоуридинсинтаза
- PUS1
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Хамма, Томоко; Ферре-Д'Амаре, Адриан Р. (ноябрь 2006 г.). «Псевдоуридинсинтазы» . Химия и биология . 13 (11): 1125–1135. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2006.09.009 . ISSN 1074-5521 . PMID 17113994 .
- ^ a b c d e f Грей, Майкл Шаретт, Майкл У. (01.05.2000). «Псевдоуридин в РНК: что, где, как и почему» . IUBMB Life . 49 (5): 341–351. DOI : 10.1080 / 152165400410182 . ISSN 1521-6543 . PMID 10902565 .
- ↑ Ge, Junhui; Ю, И-Тао (апрель 2013 г.). «Псевдоуридилирование РНК: новый взгляд на старую модификацию» . Направления биохимических наук . 38 (4): 210–218. DOI : 10.1016 / j.tibs.2013.01.002 . ISSN 0968-0004 . PMC 3608706 . PMID 23391857 .
- ^ a b c d e f g h i j k Rintala-Dempsey, Anne C .; Коте, Юте (03.01.2017). "Автономные эукариотические псевдоуридинсинтазы - ферменты, модифицирующие РНК, и новые регуляторы экспрессии генов?" . Биология РНК . 14 (9): 1185–1196. DOI : 10.1080 / 15476286.2016.1276150 . ISSN 1547-6286 . PMC 5699540 . PMID 28045575 .
- ↑ Wu, Guowei; Радван, Мохамед К .; Сяо, Му; Адачи, Хиронори; Вентилятор, Джейсон; Ю, И-Тао (2016-06-07). «Путь TheTORsignaling регулирует вызванное голоданием псевдоуридилирование дрожжевой U2 snRNA» . РНК . 22 (8): 1146–1152. DOI : 10,1261 / rna.056796.116 . ISSN 1355-8382 . PMC 4931107 . PMID 27268497 .
- ^ Адачи, Хиронори; De Zoysa, Meemanage D .; Ю, И-Тао (март 2019). «Посттранскрипционное псевдоуридилирование в мРНК, а также в некоторых основных типах некодирующих РНК» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - механизмы регуляции генов . 1862 (3): 230–239. DOI : 10.1016 / j.bbagrm.2018.11.002 . ISSN 1874-9399 . PMC 6401265 . PMID 30414851 .
- ^ "Отчет Европейского агентства по лекарствам об оценке Comirnaty (обычное название: вакцина мРНК COVID-19) (модифицированная нуклеозидами) Процедура № EMEA / H / C / 005735/0000" (PDF) . 2021-02-19.
- ^ a b c Penzo, M .; Guerrieri, AN; Zacchini, F .; Treré, D .; Монтанаро, Л. (2017-11-01). «Псевдоуридилирование РНК в физиологии и медицине: к лучшему и к худшему» . Гены . 8 (11): 301. DOI : 10,3390 / genes8110301 . ISSN 2073-4425 . PMC 5704214 . PMID 29104216 .
- ^ Кеффер-Уилкс, Лаура Кэрол; Вирареддигари, Говардхан Редди; Коте, Юте (14 ноября 2016 г.). «Фермент модификации РНК TruB является шапероном тРНК» . Труды Национальной академии наук . 113 (50): 14306–14311. DOI : 10.1073 / pnas.1607512113 . ISSN 0027-8424 . PMC 5167154 . PMID 27849601 .
- ^ Xu, J .; Gu, AY; Thumati, NR; Вонг JMY (2017-09-05). «Количественная оценка уровней псевдоуридина в пулах клеточной РНК с помощью модифицированного анализа HPLC-UV» . Гены . 8 (9): 219. DOI : 10.3390 / genes8090219 . ISSN 2073-4425 . PMC 5615352 . PMID 28872587 .
- ^ Kalsotra, Auinash (2016-11-02). «Оценка факультета 1000 для транскриптомного картирования показывает широко распространенное динамически регулируемое псевдоуридилирование нкРНК и мРНК» . DOI : 10.3410 / f.718875945.793524920 . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ а б Чжао, Ян; Кариджолич, Джон; Глаунсингер, Бритт; Чжоу, Цян (октябрь 2016 г.). «Псевдоуридилирование 7 SK sn РНК способствует образованию 7 SK sn RNP для подавления транскрипции ВИЧ-1 и выхода из латентного периода» . EMBO Reports . 17 (10): 1441–1451. DOI : 10.15252 / embr.201642682 . ISSN 1469-221X . PMC 5048380 . PMID 27558685 .
