Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из RNase E )
Перейти к навигации Перейти к поиску


Рибонуклеаза E
Идентификаторы
ЕС нет.3.1.26.12
№ CAS76106-82-6
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Рибонуклеаза E - это бактериальная рибонуклеаза, которая участвует в процессинге рибосомной РНК (от 9S до 5S рРНК) и химической деградации основной клеточной РНК.

Сотовая локализация [ править ]

Было высказано предположение, что РНКаза E является частью белкового комплекса клеточной мембраны, поскольку она оседает на рибосомах и сырых мембранах. При микроскопии меченая РНКаза Е локализована на внутренней цитоплазматической мембране или спиральной структуре цитоскелета, тесно связанной с внутренним слоем.

Структура белка [ править ]

Этот фермент содержит 1061 остаток и разделен на две отдельные функциональные области, которые представляют собой большой домен, расположенный на 5'N-конце, и небольшой домен, расположенный на 3'-C-конце. [1] В то время как N-концевая половина образует каталитический домен, C-концевая половина образует каркасный домен деградосомы [2] . Карман для связывания металла разделяет их в середине структуры белка РНКазы E. [3] Хотя образование деградосом не играет ключевой роли для роста E. coli, [4] [5] [6] было обнаружено, что делеция С-концевой половины снижает скорость распада некоторых субстратов РНКазы E. [7] [8]

Рибонуклеаза E действует в тетрамерной конформации, которая содержит четыре субъединицы, связанные друг с другом, чтобы создать структуру, которая выглядит как два ножницы, соединенные в области ручки. Лезвие ножниц состоит из большого домена, а ручка - из малого домена. В каталитическом сайте большого домена есть четыре субдомена, которые включают субдомен РНКазы H, субдомен ДНКазы I, субдомен S1 и 5'-чувствительную область. Эти четыре субъединицы разделены на основании их функции и сходства с гомологичными структурными складками. РНКаза H расположена в начале N-конца и названа в честь эндорибонуклеазы РНКазы H.семья, поскольку они имеют схожую структуру; однако РНКаза H выполняет структурную функцию, а не каталитическую функцию, поскольку в ней отсутствует остаток в активном центре. [9] [10] Затем субдомен S1 и 5'-чувствительная область имплантируются в складку РНКазы Н. Домен S1 РНКазы E принимает OB-складку, в которой гибкие петли прикреплены к хорошо упорядоченному пятицепочечному ядру β-цилиндра . [11] В рибонуклеазе E домен S1 не только способствует образованию тетрамерной четвертичной структуры путем димеризации, но также служит сайтом связывания субстрата для облегчения гидролиза РНК каталитическими доменами внутри этого тетрамерного фермента. [12] [11]В субдомене S1 5'-чувствительная область функционирует как сайт связывания субстрата, который помогает стабилизировать молекулу РНК-мишени на одной субъединице, так что другая субъединица в димере может расщеплять интересующую РНК. [11] 5'-чувствительная область, расположенная на расстоянии от каталитического сайта, который находится на субдомене ДНКазы I. Последним субдоменом каталитического сайта РНКазы E является ДНКаза I, названная так из-за его конформационного сходства со структурой эндонуклеазы, которая расщепляет двухцепочечную ДНК. [9] В рибонуклеазе E субдомен ДНКазы I самокомплементуется, чтобы доминировать на границе раздела димеров. [10] [11]Кроме того, есть два сайта связывания ионов магния, которые опосредуют расщепление путем гидролитической атаки основной цепи РНК, и два сайта связывания ионов цинка, которые помогают в стабилизации димера, состоящего из двух субъединиц. [3]

Функция [ править ]

Эндорибонуклеаза E Escherichia coli оказывает значительное влияние на экспрессию генов. Это важно не только для созревания рибосомальной РНК (рРНК) и транспортной РНК (тРНК), но и для быстрой деградации информационной РНК [13] (мРНК) в результате реакции гидролиза .

При созревании предшественника рРНК субстратами для процессинга являются не голые РНК, а несколько неполные немодифицированные комплексы пре-рРНК-рибосомный белок. Как пре- 16S, так и пре- 23S рРНК вырезаются из первичного комплекса РНК-белок с помощью РНКазы III , которая активирует последующие стадии созревания рРНК путем образования 5'-монофосфорилированных продуктов расщепления. РНКаза E дополнительно укорачивает 17S-предшественник 16S рРНК . Это действие помогает облегчить 5'-созревание рРНК РНКазой G [14] и произвести два расщепления для вырезания пре-5S рРНК. В случае тРНК примерно 50 из 86 тРНКДля видов E. coli требуется РНКаза E. Рибонуклеаза E расщепляет тРНК- содержащие первичные транскрипты на 3'-конце тРНК. Эти расщепления служат для отделения отдельных предшественников тРНК и отделения тРНК от мРНК или терминаторных последовательностей. Основная функция рибонуклеазы E заключается в расщеплении сайта за зрелым 3'-концом, чтобы обеспечить доступ 3'-экзонуклеазам. [15] [16]

При деградации мРНК рибонуклеаза E распознает и расщепляет одноцепочечную РНК в A- и U-богатых областях. [9] Каталитический домен РНКазы E селективно связывается с концами 5'-монофосфатной РНК, но имеет способ расщепления в направлении от 3 'до 5'. РНКаза E может идентифицировать сайты расщепления с помощью механизма сканирования от 3 'до 5'. [17]Якорь РНКазы E на 5'-монофосфорилированном конце этих субстратов ориентирует фермент на направленные расщепления, которые происходят в процессивном режиме. В отсутствие РНК субдомен S1 и 5'-сенсорный сайт РНКазы E подвергаются действию окружающего растворителя, что позволяет РНК легко связываться. В присутствии РНК, РНК-мишень связывается с комбинированным субдоменом S1 и 5'-сенсором в открытой конфигурации. РНК закреплена в первую очередь за счет аффинности связывания 5'-сенсора и ориентирована гидрофобнымпатч поверхности на подобласти S1. В то время как субдомен S1 действует для ориентации молекулы, 5'-чувствительный карман, вероятно, вносит значительный вклад в аффинность связывания с субстратом. Эти два сайта удерживают РНК, в то время как субдомен слияния 5 / S1 перемещается как единый комплекс в закрытую конфигурацию. Он приближает субстрат к каталитическому центру, где гидроксильная группа атакует фосфатный остов нуклеофильным путем.реакция на атаку. Этот ответ опосредован ионом магния. Когда интересующая РНК расщепляется, и продукты реакции в конечном итоге высвобождаются, когда РНКаза Е возвращается в открытую конфигурацию. Кроме того, РНКаза E может саморегулироваться, посредством чего мРНК рибонуклеазы E служит сенсором для общей клеточной активности РНКазы E и, таким образом, ограничивает активность РНКазы E из-за доступности субстратов и изменений скорости роста. [2]

Сравнение рибонуклеазы E E. coli и других организмов [ править ]

На основании сравнения последовательностей различных бактерий, коррелированных с рибонуклеазой E Escherichia coli , оказалось, что около 70% последовательностей являются высококонсервативными в начале последовательностей и плохо консервативными к концу последовательностей. При сравнении последовательностей пяти других организмов с последовательностью рибонуклеазы E, похоже, что большинство последовательностей имеют одинаковые остатки на N-конце, поскольку член семейства рибонуклеаз E / G выполняет ту же функцию гидролиза. [10] Другими словами, большой каталитический домен члена семейства рибонуклеаз E / G почти такой же. Напротив, небольшой структурный домен, расположенный на С-конце, варьируется для разных организмов, поскольку небольшой домен содержит структурную последовательность, которая служит каркасом для других ферментов. [3] [10] Например, рибонуклеаза E, содержащаяся в Cedecea davisae, произошла от гена S3JYP0. [18] При наблюдении за структурой рибонуклеазы E в Cedecea davisae каталитический домен содержит мотив S1, расположенный на остатках 31-119 в последовательности, и сайт связывания металла, расположенный на остатках 404-407 в последовательностях, которые являются одинаковыми. положение как S1-домен и металл-связывающий домен на РНКазе E Escherichia coli . [18]

История эволюции [ править ]

Семейство белков рибонуклеаз (РНКаз) участвует в основном в метаболизме РНК , играя важную роль в созревании РНК, концевом обороте РНК и деградации аберрантных РНК или просроченных видов в клетке. [19] Они подразделяются на экзорибонуклеазы и эндорибонуклеазы на основании их активности в разложении. Рибонуклеаза E (РНКаза E) была первоначально обнаружена как эндорибонуклеаза из штамма Escherichia coli K12. На основании анализа последовательности ДНК ортологиРНКазы Е E. coli, как предполагалось, существуют среди десятков эволюционно различных видов бактерий. В E. coli фермент рибонуклеаза E играет важную роль в контроле жизнеспособности клеток, регулируя метаболизм РНК, такой как распад большинства мРНК, и активирует процессинг пре-тРНК. [20] Кроме того, деструктивного функции, РНКазы Е необходим для созревания предшественников 5S рибосомальной РНК , тРНК , и компонента М1 РНК РНКазы Р рибозима . [20] [3]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Cohen С.Н., McDowall KJ (март 1997). «РНКаза E: по-прежнему удивительно загадочный фермент» . Молекулярная микробиология . 23 (6): 1099–106. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.1997.tb02593.x . PMID  9106202 .
  2. ^ a b Ванцо Н.Ф., Ли Ю.С., Ру Б., Блюм Э., Хиггинс К.Ф., Рейнал Л.К. и др. (Сентябрь 1998 г.). «Рибонуклеаза E организует белковые взаимодействия в деградосоме РНК Escherichia coli» . Гены и развитие . 12 (17): 2770–81. DOI : 10.1101 / gad.12.17.2770 . PMC 317140 . PMID 9732274 .  
  3. ^ a b c d Koslover DJ, Каллаган AJ, Marcaida MJ, Гарман EF, Мартик M, Скотт WG, Луизи BF (август 2008). «Кристаллическая структура апопротеина РНКазы E Escherichia coli и механизм деградации РНК» . Структура . 16 (8): 1238–44. DOI : 10.1016 / j.str.2008.04.017 . PMC 2631609 . PMID 18682225 .  
  4. ^ МакДауэлл KJ, Cohen SN (январь 1996). «N-концевой домен продукта гена rne обладает активностью РНКазы E и не перекрывается с сайтом связывания РНК, богатым аргинином» . Журнал молекулярной биологии . 255 (3): 349–55. DOI : 10.1006 / jmbi.1996.0027 . PMID 8568879 . 
  5. ^ Lopez PJ, Маршан I, Джойс С.А., Dreyfus M (июль 1999). «С-концевая половина РНКазы Е, которая организует деградосому Escherichia coli, участвует в деградации мРНК, но не в процессинге рРНК in vivo» . Молекулярная микробиология . 33 (1): 188–99. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.1999.01465.x . PMID 10411735 . 
  6. ^ Оу МС, Лю Q, Кушнер SR (ноябрь 2000 года). «Анализ распада мРНК и процессинга рРНК в Escherichia coli в отсутствие сборки деградосом на основе РНКазы E». Молекулярная микробиология . 38 (4): 854–66. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2000.02186.x . PMID 11115119 . 
  7. ^ Khemici V, Poljak L, Toesca I, Carpousis AJ (май 2005). «Доказательства in vivo того, что DEAD-бокс-РНК-геликаза RhlB способствует расщеплению свободной от рибосом мРНК РНКазой E» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (19): 6913–8. Bibcode : 2005PNAS..102.6913K . DOI : 10.1073 / pnas.0501129102 . PMC 1100780 . PMID 15867149 .  
  8. Перейти ↑ Morita T, Kawamoto H, Mizota T, Inada T, Aiba H (ноябрь 2004 г.). «Энолаза в деградосоме РНК играет решающую роль в быстром распаде мРНК транспортера глюкозы в ответ на фосфосахарный стресс у Escherichia coli» . Молекулярная микробиология . 54 (4): 1063–75. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2004.04329.x . PMID 15522087 . 
  9. ^ a b c Каллаган AJ, Marcaida MJ, Stead JA, McDowall KJ, Scott WG, Luisi BF (октябрь 2005 г.). «Структура каталитического домена РНКазы E Escherichia coli и значение для оборота РНК» . Природа . 437 (7062): 1187–91. Bibcode : 2005Natur.437.1187C . DOI : 10,1038 / природа04084 . PMID 16237448 . S2CID 4413278 .  
  10. ^ a b c d Кайм Л., Журдан СС, МакДауэлл К.Дж. (2008). «Идентификация и характеристика субстратов семейства ферментов РНКазы E / G». Методы в энзимологии . 447 : 215–41. DOI : 10.1016 / S0076-6879 (08) 02212-X . PMID 19161846 . 
  11. ^ a b c d Schubert M, Edge RE, Lario P, Cook MA, Strynadka NC, Mackie GA, McIntosh LP (июль 2004 г.). «Структурная характеристика домена РНКазы E S1 и идентификация его олигонуклеотид-связывания и интерфейсов димеризации». Журнал молекулярной биологии . 341 (1): 37–54. DOI : 10.1016 / j.jmb.2004.05.061 . PMID 15312761 . 
  12. ^ Callaghan AJ, Grossmann JG, Redko YU, Ilag LL, Moncrieffe MC, Symmons MF и др. (Декабрь 2003 г.). «Четвертичная структура и каталитическая активность аминоконцевого каталитического домена рибонуклеазы E Escherichia coli». Биохимия . 42 (47): 13848–55. DOI : 10.1021 / bi0351099 . PMID 14636052 . 
  13. ^ Steege DA (август 2000). «Новые особенности распада мРНК у бактерий» . РНК . 6 (8): 1079–90. DOI : 10.1017 / S1355838200001023 . PMC 1369983 . PMID 10943888 .  
  14. ^ Ли, Чжунвэй; Пандит, Шилпа; Дойчер, Мюррей П. (1999-05-17). «РНКаза G (белок CafA) и РНКаза E необходимы для 5'-созревания 16S рибосомной РНК» . Журнал EMBO . 18 (10): 2878–2885. DOI : 10.1093 / emboj / 18.10.2878 . ISSN 0261-4189 . PMC 1171368 . PMID 10329633 .   
  15. ^ Ой, Мария С .; Кушнер, Сидней Р. (01.05.2002). «Инициирование созревания тРНК с помощью РНКазы E необходимо для жизнеспособности клеток E. coli» . Гены и развитие . 16 (9): 1102–1115. DOI : 10,1101 / gad.983502 . ISSN 0890-9369 . PMC 186257 . PMID 12000793 .   
  16. ^ Ли, Чжунвэй; Дойчер, Мюррей (01.02.2002). «РНКаза E играет важную роль в созревании предшественников тРНК Escherichia coli» . РНК (Нью-Йорк, Нью-Йорк) . 8 (1): 97–109. DOI : 10.1017 / S1355838202014929 . PMC 1370232 . PMID 11871663 .  
  17. Перейти ↑ Feng Y, Vickers TA, Cohen SN (ноябрь 2002 г.). «Каталитический домен РНКазы Е демонстрирует присущую 3'-5'-направленность при выборе сайта расщепления» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (23): 14746–51. Bibcode : 2002PNAS ... 9914746F . DOI : 10.1073 / pnas.202590899 . PMC 137490 . PMID 12417756 .  
  18. ^ a b Martinetti Lucchini G, Altwegg M (июль 1992 г.). «Паттерны рестрикции гена рРНК как таксономические инструменты для рода Aeromonas» . Международный журнал систематической бактериологии . 42 (3): 384–9. DOI : 10.1099 / 00207713-42-3-384 . PMID 1380286 . 
  19. ^ Arraiano СМ, Андради JM, Домингеш S, Guinote И.Б., Малецки М, Матош Р., и др. (Сентябрь 2010 г.). «Решающая роль обработки и деградации РНК в контроле экспрессии генов» . FEMS Microbiology Reviews . 34 (5): 883–923. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2010.00242.x . PMID 20659169 . 
  20. ^ a b Маки, Джордж А. (2013). «РНКаза E: на границе процессинга и распада бактериальной РНК». Обзоры природы. Микробиология . 11 (1): 45–57. DOI : 10.1038 / nrmicro2930 . ISSN 1740-1534 . PMID 23241849 . S2CID 8549476 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Рибонуклеаза + E в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)