Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Самосплайсингового интрона )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Каталитический интрон группы I
RF00028.jpg
Прогнозируемая вторичная структура и сохранение последовательности каталитического интрона Группы I
Идентификаторы
СимволIntron_gpI
РфамRF00028
Прочие данные
Тип РНКИнтрон
Домен (ы)Эукариоты ; Бактерии ; Вирусы
ИДТИИДТИ: 0000372
ТАКТАК: 0000587
Структуры PDBPDBe

Интроны группы I представляют собой крупные самосплайсинговые рибозимы . Они катализируют собственное вырезание из предшественников мРНК , тРНК и рРНК в широком диапазоне организмов. [1] [2] [3] Основная вторичная структура состоит из девяти парных областей (P1-P9). [4] Они складываются по существу в два домена - домен P4-P6 (образованный из стэкинга спиралей P5, P4, P6 и P6a) и домен P3-P9 (сформированный из спиралей P8, P3, P7 и P9). [2] Разметка вторичной структуры для этого семейства представляет только это консервативное ядро. Интроны группы Iчасто имеют длинные открытые рамки считывания, вставленные в области петель .

Катализ [ править ]

Сращивание из интронов группы I обрабатывается двумя последовательными переэтерификации реакций. [3] экзогенный гуанозин или гуанозин нуклеотид ( exoG ) первые доки на активном сайт G-связывающего расположенном в Р7, и его 3'-ОН выровнен атаковать фосфодиэфирную связь на участке 5' сплайсинга , расположенном в P1, в результате чего свободная 3'-ОН группа в вышестоящем экзонеи exoG прикреплен к 5'-концу интрона. Затем конец G (омега G) интрона меняет местами exoG и занимает сайт связывания G, чтобы организовать вторую реакцию переноса сложного эфира: 3'-OH группа вышестоящего экзона в P1 выравнивается для атаки на 3'-сплайсинг. сайта в P10, что приводит к лигированию соседних вышестоящих и нижележащих экзонов и высвобождению каталитического интрона.

Механизм двух ионов металлов, наблюдаемый в протеин- полимеразах и фосфатазах, был предложен для использования интронами группы I и группы II для осуществления реакций переноса фосфорила [5], что было однозначно доказано структурой высокого разрешения интрона группы I Azoarcus. в 2006 году. [6]

Трехмерное изображение каталитического интрона группы I. На этом изображении показан активный центр в кристаллической структуре рибозима Tetrahymena . [7]
Трехмерное изображение каталитического интрона группы I. Это кристаллическая структура комплекса рибозим группы I фага Twort. [8]
Трехмерное изображение каталитического интрона группы I. Это структура рибозима Tetrahymena с базовым тройным сэндвичем и ионом металла в активном центре. [9]

Сворачивание интрона [ править ]

С начала 1990-х годов ученые начали изучать, как интрон группы I достигает своей нативной структуры in vitro , и к настоящему времени были оценены некоторые механизмы сворачивания РНК . [10] Принято считать, что третичная структура складывается после образования вторичной структуры. Во время сворачивания молекулы РНК быстро заселяются в различные промежуточные соединения сворачивания, промежуточные соединения, содержащие нативные взаимодействия, далее складываются в нативную структуру посредством быстрого пути сворачивания, в то время как те, которые содержат ненативные взаимодействия, захватываются метастабильнымиили стабильные ненативные конформации, и процесс преобразования в нативную структуру происходит очень медленно. Очевидно, что интроны группы I, различающиеся набором периферических элементов, проявляют разные возможности вхождения в путь быстрого сворачивания. Между тем совместная сборка третичной структуры важна для сворачивания собственной структуры. Тем не менее, сворачивание интронов группы I in vitro сталкивается как с термодинамическими, так и с кинетическими проблемами. Было показано, что некоторые РНК-связывающие белки и шапероны способствуют сворачиванию интронов группы I in vitro и в бактериях, стабилизируя нативные промежуточные соединения и дестабилизируя ненативные структуры, соответственно.

Распространение, филогения и мобильность [ править ]

Интроны группы I распространены у бактерий, низших эукариот и высших растений. Однако их появление у бактерий кажется более спорадическим, чем у низших эукариот, и они стали преобладать у высших растений. Эти гены , что интроны группы I прерывание существенно различаются: Они прерывают рРНК , мРНК и тРНК генов в бактериальных геномов, а также в митохондриальной и хлоропластов геномы низших эукариот, но только вторгаются генов рРНК в ядерном геноме низших эукариот. У высших растений эти интроны, по-видимому, ограничены несколькими генами тРНК и мРНК хлоропластов и митохондрий.

Интроны группы I также найдены вставленный в гены широкого спектра бактериофагов из грам-положительных бактерий . [11] Однако их распространение в фаге грамотрицательных бактерий в основном ограничивается бактериофагами Т4 , Т-четный и Т7-подобный . [11] [12] [13] [14]

Обе теории интрон-ранний и интрон-поздний нашли доказательства в объяснении происхождения интронов группы I. Некоторые интроны группы I кодируют самонаводящуюся эндонуклеазу (HEG), которая катализирует подвижность интронов. Предполагается, что HEG перемещают интрон из одного места в другое, из одного организма в другой и, таким образом, объясняют широкое распространение эгоистичных интронов группы I. Никакая биологическая роль интронов группы I до сих пор не идентифицирована, за исключением сплайсинга самих себя из предшественника, чтобы предотвратить смерть хозяина, которым они живут. Также обнаружено, что небольшое количество интронов группы I кодирует класс белков, называемых матуразами, которые облегчают сплайсинг интронов .

См. Также [ править ]

  • Интрон
  • База данных последовательностей и структур интронов группы I
  • Сайт сращивания
  • Ядерные интроны
  • Интрон группы II
  • Интрон группы III
  • Twintron
  • LtrA
  • Циклический рибопереключатель ди-GMP-II , где приведен пример рибопереключателя, действующего вместе с интроном группы I для регулирования экспрессии гена.

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Nielsen H, Johansen SD (2009). «Интроны группы I: движение в новых направлениях» . RNA Biol . 6 (4): 375–83. DOI : 10,4161 / rna.6.4.9334 . PMID  19667762 . Проверено 15 июля 2010 .
  2. ^ а б Кейт Дж. Х., Гудинг А. Р., Поделл Э. и др. (Сентябрь 1996 г.). «Кристаллическая структура домена рибозима группы I: принципы упаковки РНК». Наука . 273 (5282): 1678–85. DOI : 10.1126 / science.273.5282.1678 . PMID 8781224 . 
  3. ^ а б Чех TR (1990). «Самосплайсинг интронов группы I». Анну. Rev. Biochem . 59 : 543–68. DOI : 10.1146 / annurev.bi.59.070190.002551 . PMID 2197983 . 
  4. ↑ Woodson SA (июнь 2005 г.). «Строение и сборка интронов группы I». Curr. Opin. Struct. Биол . 15 (3): 324–30. DOI : 10.1016 / j.sbi.2005.05.007 . PMID 15922592 . 
  5. ^ Steitz, TA; Стейтц Дж. А. (1993). «Общий двухметаллический ионный механизм для каталитической РНК» . Proc Natl Acad Sci USA . 90 (14): 6498–6502. DOI : 10.1073 / pnas.90.14.6498 . PMC 46959 . PMID 8341661 .  
  6. ^ Stahley, MR; Штробель С.А. (2006). «Сплайсинг РНК: кристаллические структуры интронов группы I раскрывают основу выбора сайта сплайсинга и катализа ионов металлов». Curr Opin Struct Biol . 16 (3): 319–326. DOI : 10.1016 / j.sbi.2006.04.005 . PMID 16697179 . 
  7. ↑ Golden BL, Gooding AR, Podell ER, Cech TR (1998). «Предварительно организованный активный центр в кристаллической структуре рибозима Tetrahymena». Наука . 282 (5387): 259–64. DOI : 10.1126 / science.282.5387.259 . PMID 9841391 . 
  8. Перейти ↑ Golden BL, Kim H, Chase E (2005). «Кристаллическая структура комплекса рибозим-продукт фага Twort группы I». Nat Struct Mol Biol . 12 (1): 82–9. DOI : 10.1038 / nsmb868 . PMID 15580277 . 
  9. Перейти ↑ Guo F, Gooding AR, Cech TR (2004). «Структура рибозима Tetrahymena: основной тройной сэндвич и ион металла в активном центре» . Mol Cell . 16 (3): 351–62. DOI : 10.1016 / j.molcel.2004.10.003 . PMID 15525509 . 
  10. ^ Брайон Р, Westhof Е (1997). «Иерархия и динамика сворачивания РНК». Annu Rev Biophys Biomol Struct . 26 : 113–37. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.26.1.113 . PMID 9241415 . 
  11. ^ a b Edgell DR, Belfort M, Shub DA (октябрь 2000 г.). «Барьеры к беспорядочной связи интронов у бактерий» . J. Bacteriol . 182 (19): 5281–9. DOI : 10.1128 / jb.182.19.5281-5289.2000 . PMC 110968 . PMID 10986228 .  
  12. ^ Sandegren L, Sjöberg BM (май 2004). «Распределение, гомология последовательностей и нахождение интронов группы I среди Т-четных бактериофагов: свидетельство недавнего переноса старых интронов» . J. Biol. Chem . 279 (21): 22218–27. DOI : 10.1074 / jbc.M400929200 . PMID 15026408 . 
  13. ^ Bonocora RP, Шубы DA (декабрь 2004). «Самосплайсинговый интрон группы I в генах ДНК-полимеразы Т7-подобных бактериофагов» . J. Bacteriol . 186 (23): 8153–5. DOI : 10.1128 / JB.186.23.8153-8155.2004 . PMC 529087 . PMID 15547290 .  
  14. ↑ Lee CN, Lin JW, Weng SF, Tseng YH (декабрь 2009 г.). «Геномная характеристика интрон-содержащего Т7-подобного фага phiL7 Xanthomonas campestris» . Прил. Environ. Microbiol . 75 (24): 7828–37. DOI : 10,1128 / AEM.01214-09 . PMC 2794104 . PMID 19854925 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Чаухан, S; Калискан G; Взятка RM; Perez-Salas U; Rangan P; Thirumalai D; Вудсон С.А. (2005). «Третичные взаимодействия РНК опосредуют нативный коллапс бактериального рибозима группы I». J Mol Biol . 353 (5): 1199–1209. DOI : 10.1016 / j.jmb.2005.09.015 . PMID  16214167 .
  • Haugen, P; Саймон DM; Бхаттачарья Д. (2005). «Естественная история интронов группы I». Тенденции в генетике . 21 (2): 111–119. DOI : 10.1016 / j.tig.2004.12.007 . PMID  15661357 .
  • Rangan, P; Masquida, B; Westhof E; Вудсон С.А. (2003). «Сборка ядерных спиралей и быстрое третичное сворачивание небольшого бактериального рибозима I группы» . Proc Natl Acad Sci USA . 100 (4): 1574–1579. DOI : 10.1073 / pnas.0337743100 . PMC  149874 . PMID  12574513 .
  • Schroeder, R; Барта А; Семрад К (2004). «Стратегии фолдинга и сборки РНК». Nat Rev Mol Cell Biol . 5 (11): 908–919. DOI : 10.1038 / nrm1497 . PMID  15520810 .
  • Thirumalai, D; Ли Н; Woodson SA; Климов Д (2001). «Ранние события в сворачивании РНК». Annu Rev Phys Chem . 52 : 751–762. DOI : 10.1146 / annurev.physchem.52.1.751 . PMID  11326079 .
  • Treiber, DK; Уильямсон-младший (1999). «Выявление кинетических ловушек в сворачивании РНК». Curr Opin Struct Biol . 9 (3): 339–345. DOI : 10.1016 / S0959-440X (99) 80045-1 . PMID  10361090 .
  • Сяо, М. Leibowitz MJ; Чжан И (2003). «Согласованное сворачивание рибозима Candida в каталитически активную структуру после быстрого уплотнения РНК» . Nucleic Acids Res . 31 (14): 3901–3908. DOI : 10.1093 / NAR / gkg455 . PMC  165970 . PMID  12853605 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница интрона группы I в Rfam