Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
рибонуклеаза
3agn.png
Рибонуклеаза U2 Ustilago sphaerogena с входом 3agn AMP PDB [1]
Идентификаторы
СимволРибонуклеаза
PfamPF00545
ИнтерПроIPR000026
SCOP21brn / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumрезюме структуры
PDB1 мг A: 56-137 1 мг A: 56-137 1uck B: 11-92

1i70 A: 11-92 2sar A: 11-92 1ucj B: 11-92 1lni B: 11-92 1ay7 A: 11-92 1t2h B: 11-92 1box A: 11-92 1ucl A: 11-92 1rge B : 11-92 1t2i A: 11-92 1c54 A: 11-92 1rsn B: 11-92 1gmq A: 11-92 1uci A: 11-92 1sar B: 11-92 1gmp A: 11-92 1rgf A: 11 -92 1rgg B: 11-92 1rgh B: 11-92 1i8v B: 11-92 1gmrB: 11-92 1ynv X: 11-92 1py3 B: 79-159 1pyl A: 79-159 2rbi B: 72-161 1goy A: 72-161 1gou B: 72-161 1gov A: 72-161 1buj A: 72-161 1bao B: 67-156 1bsd A: 67-156 1ban B: 67-156 1brh A: 67-156 1brg C: 67-156 1brk C: 67-156 1bns A: 67-156 1bnf B: 67- 156 1bgs B: 67-156 1bnj B: 67-156 1bsa B: 67-156 1bsbC: 67-156 1b3s B: 67-156 1x1w B: 67-156 1bni B: 67-156 1b2x B: 67-156 1b2z A: 67-156 1bsc C: 67-156 1bse B: 67-156 1x1y B: 67-156 1bri C: 67-156 1b2u C: 67-156 1b27 C: 67-156 1b20 B: 67-156 1bnr : 67-156 1b2s C: 67-156 1yvs : 67-156 1brs C: 67-156 1brj C: 67-156 1bne A: 67-156 1bng C: 67-156 1a2pA: 67-156 1x1u B: 67-156 1fw7 A: 67-156 1rnb A: 67-156 1b21 C: 67-156 1x1x B: 67-156 1brn M: 67-156 1b2m A: 46-129 1i0v A: 46-129 1rls : 46-129 1fys A: 46-129 1bvi B: 46-129 1i2e A: 46-129 2hoh D: 46-129 3rnt : 46-129 6gsp : 46-129 4gsp : 46-129 1low A: 46-129 1i0x A: 46-129 1bir B: 46-129 1trqA: 46-129 1det : 46-129 1i2g A: 46-129 3bu4 A: 46-129 1rn1 A: 46-129 1rnt : 46-129 4hoh D: 46-129 1rga : 46-129 4bu4 A: 46-129 1rhl A: 46-129 5bu4 A: 46-129 1hz1 A: 46-129 1trp A: 46-129 5hoh A: 46-129 7gsp A: 46-129 1ygw : 46-129 1gsp : 46-129 1bu4 : 46- 129 6rnt : 46-129 1ch0 B: 46-129 1rgcB: 46-129 4bir : 46-129 2rnt : 46-129 3hoh D: 46-129 1rgl : 46-129 1rn4 : 46-129 1fzu A: 46-129 1lov A: 46-129 5gsp : 46-129 9rnt : 46-129 3bir : 46-129 1q9e C: 46-129 1i3f A: 46-129 5bir A: 46-129 1g02 A: 46-129 1loy A: 46-129 2bir A: 46-129 1tto A: 46-129 2aad B: 46-129 1lra : 46-129 1i3iA: 46-129 2bu4 A: 46-129 2gsp : 46-129 1hyf A: 46-129 3gsp : 46-129 1iyy A: 46-129 7rnt : 46-129 2aae : 46-129 8rnt : 46-129 5rnt : 46-129 1i2f A: 46-129 4rnt : 46-129 1rgk : 46-129 1rms : 21-102 1rds : 21-102 1fut : 45-127 1rcl : 45-127 1fus : 45-127 1rck : 45-127 1rtu : 23-113 1aqzA: 82-174 1jbr B: 82-174 1jbt A: 82-174 1jbs A: 82-174

1de3 A: 83-175 1r4y A: 83-175

Рибонуклеаза (обычно сокращенно РНКаза ) - это тип нуклеазы, которая катализирует расщепление РНК на более мелкие компоненты. Рибонуклеазы можно разделить на эндорибонуклеазы и экзорибонуклеазы , и они включают несколько подклассов в пределах классов ферментов EC 2.7 (для фосфоролитических ферментов) и 3.1 (для гидролитических ферментов).

Функция [ править ]

Все изученные организмы содержат много РНКаз двух разных классов, что показывает, что деградация РНК - очень древний и важный процесс. Помимо очистки от клеточной РНК, которая больше не требуется, РНКазы играют ключевую роль в созревании всех молекул РНК, как информационных РНК, несущих генетический материал для создания белков, так и некодирующих РНК, которые функционируют в различных клеточных процессах. Кроме того, активные системы деградации РНК являются первой защитой от РНК-вирусов и обеспечивают базовый механизм для более продвинутых клеточных иммунных стратегий, таких как РНКи .

Некоторые клетки также секретируют большое количество неспецифических РНКаз, таких как A и T1. Следовательно, РНКазы чрезвычайно распространены, что приводит к очень короткой продолжительности жизни любой РНК, которая не находится в защищенной среде. Стоит отметить, что все внутриклеточные РНК защищены от активности РНКазы с помощью ряда стратегий, включая кэпирование 5'-концов , полиаденилирование 3'-концов и фолдинг внутри белкового комплекса РНК ( рибонуклеопротеиновая частица или РНП).

Другой механизм защиты - это ингибитор рибонуклеазы (RI) , который включает относительно большую долю клеточного белка (~ 0,1%) в некоторых типах клеток и который связывается с определенными рибонуклеазами с наивысшим сродством из любого взаимодействия белок-белок ; константа диссоциации для комплекса РИ-РНКазы А является ~ 20 Fm при физиологических условиях. RI используется в большинстве лабораторий, изучающих РНК, для защиты своих образцов от разложения РНКазами окружающей среды.

Подобно рестрикционным ферментам , которые расщепляют высокоспецифичные последовательности двухцепочечной ДНК , недавно были классифицированы различные эндорибонуклеазы, которые распознают и расщепляют специфические последовательности одноцепочечной РНК.

РНКазы играют решающую роль во многих биологических процессах, включая ангиогенез и самонесовместимость у цветковых растений (покрытосеменных). [2] [3] Было показано, что многие токсины реакции на стресс прокариотических токсин-антитоксиновых систем обладают РНКазной активностью и гомологией . [4]

Классификация [ править ]

Основные типы эндорибонуклеаз [ править ]

Структура РНКазы А
  • EC 3.1.27.5 : РНКаза А - это РНКаза, которая обычно используется в исследованиях. РНКаза A ( например , бычья панкреатическая рибонуклеаза A: PDB : 2AAS ) является одним из самых выносливых ферментов, обычно используемых в лаборатории; один из способов его выделения является закипеть неочищенный клеточный экстракт , пока все , кроме РНКазов А ферменты не денатурированные . Он специфичен для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец неспаренных остатков C и U, в конечном итоге образуя 3'-фосфорилированный продукт через 2 ', 3'-циклический монофосфатный промежуточный продукт. [5] Для своей деятельности не требуются кофакторы [6]
  • EC 3.1.26.4 : РНКаза H представляет собой рибонуклеазу, которая расщепляет РНК в дуплексе ДНК / РНК с образованием оцДНК. РНКаза H является неспецифической эндонуклеазой и катализирует расщепление РНК посредством гидролитического механизма, которому способствует связанный с ферментом ион двухвалентного металла. РНКаза H оставляет 5'-фосфорилированный продукт. [7]
  • EC 3.1.26.3 : РНКаза III представляет собой тип рибонуклеазы, которая расщепляет рРНК (16s рРНК и 23s рРНК) от транскрибированного оперона полицистронной РНК у прокариот. Он также переваривает двухцепочечную РНК (дцРНК) -Dicer семейства РНКаз, разрезая пре-миРНК (длиной 60–70 п.н.) в определенном месте и трансформируя ее в миРНК (22–30 п.н.), которая активно участвует в регуляции транскрипции и Время жизни мРНК.
  • Номер ЕС 3.1.26 .- ??: РНКаза L представляет собой индуцированную интерфероном нуклеазу, которая после активации разрушает всю РНК в клетке.
  • EC 3.1.26.5 : РНКаза P - это тип рибонуклеазы, который уникален тем, что представляет собой рибозим - рибонуклеиновую кислоту, которая действует как катализатор так же, как и фермент . Одна из его функций - отщепление лидерной последовательности от 5'-конца одной цепочечной пре- тРНК . РНКаза P является одним из двух известных в природе рибозимов с множественным оборотом (другой является рибосомой ). У бактерий РНКаза P также отвечает за каталитическую активность холоферментов, которые состоят из апофермента, который образует активную ферментную систему в сочетании с коферментом и определяет специфичность этой системы для субстрата. Форма РНКазы P, которая представляет собой белоки не содержит РНК. [8]
  • Номер ЕС 3.1. ??: РНКаза PhyM является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков A и U.
  • EC 3.1.27.3 : РНКаза Т1 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков G.
  • EC 3.1.27.1 : РНКаза Т2 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец всех 4 остатков, но предпочтительно 3'-конец As.
  • EC 3.1.27.4 : РНКаза U2 является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3'-конец непарных остатков А.
  • EC 3.1.27.8 : РНКаза V специфична для полиадениновой и полиуридиновой РНК.
  • EC 3.1.26.12 : РНКаза E представляет собой рибонуклеазу растительного происхождения, которая модулирует SOS-ответы у бактерий в ответ на стресс повреждения ДНК путем активации механизма SOS посредством RecA / LexA-зависимого пути передачи сигнала, который транскрипционно подавляет множественность генов, приводящих к остановке транзита клеточного деления, а также к инициации репарации ДНК. [9]
  • EC 3.1.26.- : РНКаза G Она участвует в процессинге 16'-конца 5s рРНК. Это связано с разделением хромосом и делением клеток. Считается одним из компонентов цитоплазматических пучков аксиальных нитей. Также считается, что он может регулировать формирование этой структуры. [10]

Основные типы экзорибонуклеаз [ править ]

  • Номер ЕС EC 2.7.7.8 : Полинуклеотидфосфорилаза (PNPase) действует как экзонуклеаза, а также как нуклеотидилтрансфераза .
  • Номер ЕС EC 2.7.7.56 : РНКаза PH действует как экзонуклеаза, а также как нуклеотидилтрансфераза .
  • EC номер 3.1. ??: РНКаза R является близким гомологом РНКазы II, но она может, в отличие от РНКазы II, разрушать РНК с помощью вторичных структур без помощи дополнительных факторов.
  • Номер ЕС EC 3.1.13.5 : РНКаза D участвует в процессинге пре- тРНК с 3'-на-5 ' .
  • EC номер 3.1. ??: РНКаза T является основным участником созревания с 3'-на-5'многих стабильных РНК.
  • EC 3.1.13.3 : Олигорибонуклеаза разлагает короткие олигонуклеотиды до мононуклеотидов.
  • EC 3.1.11.1 : Экзорибонуклеаза I расщепляет одноцепочечную РНК с 5'-на-3 ', существует только у эукариот.
  • EC 3.1.13.1 : Экзорибонуклеаза II является близким гомологом экзорибонуклеазы I.

Специфичность РНКазы [ править ]

Активный участок выглядит как рифтовая долина, где все остатки активного участка образуют стену и дно долины. рифт очень тонкий, а небольшой субстрат идеально подходит для середины активного центра, что обеспечивает идеальное взаимодействие с остатками. На самом деле он имеет небольшую кривизну в том месте, где есть субстрат. Хотя обычно большинство экзо- и эндорибонуклеаз не являются специфическими для секвенирования, недавно была сконструирована система CRISPR / Cas, изначально распознающая и разрезающая ДНК, для расщепления оцРНК специфичным для последовательности образом. [11]

Загрязнение РНКазой во время экстракции РНК [ править ]

Экстракции РНК в экспериментах молекулярной биологии значительно усложняется присутствием повсеместно и выносливые рибонуклеазы, разрушающих образцов РНК. Некоторые РНКазы могут быть чрезвычайно выносливыми, и их инактивация трудна по сравнению с нейтрализацией ДНКаз . Помимо высвобождаемых клеточных РНКаз, в окружающей среде присутствует несколько РНКаз. В ходе эволюции РНКазы получили множество внеклеточных функций у различных организмов. [12] [13] [14] Например, РНКаза 7, член суперсемейства РНКазы А , секретируется кожей человека и служит мощной антипатогенной защитой. [15] [16]В этих секретируемых РНКазах ферментативная активность РНКазы может даже не быть необходимой для ее новой, усиленной функции. Например, иммунные РНКазы действуют, дестабилизируя клеточные мембраны бактерий. [17] [18]

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Noguchi S (июль 2010 г.). «Механизм изомеризации аспартата в изоаспартат, подразумеваемый структурами рибонуклеазы U2 Ustilago sphaerogena в комплексе с аденозин-3'-монофосфатом». Acta Crystallographica D . 66 (Pt 7): 843–9. DOI : 10.1107 / S0907444910019621 . PMID  20606265 .
  2. ^ Sporn MB, Roberts AB (6 декабря 2012). Факторы роста пептидов и их рецепторы. II . Springer Science & Business Media. п. 556. ISBN. 978-3-642-74781-6.
  3. ^ Raghavan V (6 декабря 2012). Биология развития цветковых растений . Springer Science & Business Media. п. 237. ISBN. 978-1-4612-1234-8.
  4. ^ Рамаж HR, Коннолли LE, Cox JS (декабрь 2009). «Комплексный функциональный анализ токсин-антитоксиновых систем Mycobacterium tuberculosis: значение для патогенеза, реакции на стресс и эволюции» . PLoS Genetics . 5 (12): e1000767. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1000767 . PMC 2781298 . PMID 20011113 .  
  5. ^ Cuchillo CM, Nogués М.В., Рейнс RT (сентябрь 2011). «Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота: пятьдесят лет первого механизма ферментативной реакции» . Биохимия . 50 (37): 7835–41. DOI : 10.1021 / bi201075b . PMC 3172371 . PMID 21838247 .  
  6. ^ [1]
  7. ^ Новотны M (февраль 2009). «Ретровирусные интегразы суперсемейства: структурная перспектива» . EMBO Reports . 10 (2): 144–51. DOI : 10.1038 / embor.2008.256 . PMC 2637324 . PMID 19165139 .  
  8. ^ Хольцманн Дж, Франк Р, Löffler Е, Беннет KL, Gerner С, Россманит Вт (октябрь 2008 г.). «РНКаза P без РНК: идентификация и функциональное восстановление фермента процессинга митохондриальной тРНК человека». Cell . 135 (3): 462–74. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.09.013 . PMID 18984158 . 
  9. ^ Шамшер С. Канвар *, Пуранджан Мишра, Кхем Радж Мина, Шрути Гупта и Ракеш Кумар, Рибонуклеазы и их приложения, 2016, Журнал передовых биотехнологий и биоинженерии
  10. ^ Wachi M, Umituki G, Shimizu M, Takada A, Nagai K. Ген cafeA Escherichia coli кодирует новую РНКазу, обозначенную как РНКаза G, участвующую в процессинге 5'-конца 16S рРНК. Biochem Biophys Res Commun. 1999; 259 (2): 483-488. DOI: 10.1006 / bbrc.1999.0806
  11. ^ Tamulaitis G, Kazlauskiene М, Манакова Е, Venclovas С, Nwokeoji А.О., Дикман МДж, Хорват Р, Siksnys V (ноябрь 2014). «Программируемое измельчение РНК системой CRISPR-Cas типа III-A Streptococcus thermophilus» . Молекулярная клетка . 56 (4): 506–17. DOI : 10.1016 / j.molcel.2014.09.027 . PMID 25458845 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ Росье O, Dao J, Cianciotto NP (март 2009). «Секретируемая РНКаза типа II Legionella pneumophila способствует оптимальному внутриклеточному инфицированию Hartmannella vermiformis» . Микробиология . 155 (Pt 3): 882–90. DOI : 10.1099 / mic.0.023218-0 . PMC 2662391 . PMID 19246759 .  
  13. ^ Luhtala N, Parker R (май 2010). «Рибонуклеазы семейства Т2: древние ферменты с разнообразными ролями» . Направления биохимических наук . 35 (5): 253–9. DOI : 10.1016 / j.tibs.2010.02.002 . PMC 2888479 . PMID 20189811 .  
  14. Перейти ↑ Dyer KD, Rosenberg HF (ноябрь 2006 г.). «РНКазы суперсемейства: генерация разнообразия и врожденная защита хозяина» (PDF) . Молекулярное разнообразие . 10 (4): 585–97. DOI : 10.1007 / s11030-006-9028-2 . PMID 16969722 .  
  15. Перейти ↑ Harder J, Schroder JM (ноябрь 2002 г.). «РНКаза 7, новый антимикробный белок врожденной иммунной защиты здоровой кожи человека» . Журнал биологической химии . 277 (48): 46779–84. DOI : 10.1074 / jbc.M207587200 . PMID 12244054 . 
  16. ^ Köten B, Simanski M, Gläser R, Podschun R, Schröder JM, Harder J (июль 2009 г.). «РНКаза 7 способствует кожной защите от Enterococcus faecium» . PLOS ONE . 4 (7): e6424. DOI : 10.1371 / journal.pone.0006424 . PMC 2712763 . PMID 19641608 .  
  17. ^ Хуанг YC, Lin YM, Chang TW, Wu SJ, Lee YS, Chang MD, Chen C, Wu SH, Liao YD (февраль 2007 г.). «Гибкие и сгруппированные остатки лизина человеческой рибонуклеазы 7 имеют решающее значение для проницаемости мембраны и антимикробной активности» . Журнал биологической химии . 282 (7): 4626–33. DOI : 10.1074 / jbc.M607321200 . PMID 17150966 . 
  18. ↑ Розенберг HF (май 2008 г.). «Рибонуклеазы РНКазы А и защита хозяина: развивающаяся история» . Журнал биологии лейкоцитов . 83 (5): 1079–87. DOI : 10,1189 / jlb.1107725 . PMC 2692241 . PMID 18211964 .  

Источники [ править ]

  • Д'Алессио Дж. И Риордан Дж. Ф., ред. (1997) Рибонуклеазы: структуры и функции , Academic Press.
  • Гердес К., Кристенсен С.К. и Лобнер-Олесен А. (2005). «Прокариотические токсин-антитоксиновые стрессовые реакции». Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.

Внешние ссылки [ править ]

  • База данных ферментов IUBMB для EC 3.1
  • Интегрированная база данных ферментов для EC 3.1