stringtranslate.com

Рибонуклеаза

Рибонуклеаза (обычно сокращенно РНКаза ) — это тип нуклеазы , которая катализирует деградацию 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

Все изученные организмы содержат много РНКаз двух различных классов, что показывает, что деградация РНК является очень древним и важным процессом. Помимо очистки клеточной РНК, которая больше не требуется, РНКазы играют ключевую роль в созревании всех молекул РНК, как матричных РНК, которые несут 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 РНК-интерференция .

Некоторые клетки также секретируют обильные количества неспецифических РНКаз, таких как A и T1. Таким образом, 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 рядом стратегий, включая 5'-концевое кэпирование , 3'-концевую полиаденилирование , образование дуплекса РНК·РНК и сворачивание в комплексе РНК-белок ( рибонуклеопротеиновая частица или РНП).

Другим механизмом защиты является ингибитор рибонуклеазы (RI) , который составляет относительно большую фракцию клеточного белка (~0,1%) в некоторых типах клеток и который связывается с определенными рибонуклеазами с самым высоким сродством среди всех белок-белковых взаимодействий ; константа диссоциации для комплекса RI-РНКаза A составляет ~20 фМ в физиологических условиях. RI используется в большинстве лабораторий, изучающих РНК, для защиты своих образцов от деградации под воздействием РНКаз окружающей среды.

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

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

Классификация

Основные типы эндорибонуклеаз

Структура РНКазы А

Основные типы экзорибонуклеаз

Специфичность РНКазы

Активный сайт выглядит как рифтовая долина, где все остатки активного сайта создают стенку и дно долины. Рифт очень тонкий, и небольшой субстрат идеально подходит посередине активного сайта, что обеспечивает идеальное взаимодействие с остатками. На самом деле он имеет небольшую кривизну по отношению к сайту, которую также имеет субстрат. Хотя обычно большинство экзо- и эндорибонуклеаз не являются специфичными к последовательности, недавно была разработана система CRISPR /Cas, изначально распознающая и разрезающая ДНК, для расщепления одноцепочечной РНК специфичным к последовательности образом. [11]

Загрязнение РНКазой во время экстракции РНК

Извлечение РНК в экспериментах по молекулярной биологии значительно осложняется наличием вездесущих и выносливых рибонуклеаз, которые разрушают образцы РНК. Некоторые РНКазы могут быть чрезвычайно выносливыми, и их инактивация труднее по сравнению с нейтрализацией ДНКаз . В дополнение к клеточным РНКазам, которые высвобождаются, существует несколько РНКаз, которые присутствуют в окружающей среде. РНКазы эволюционировали, чтобы иметь множество внеклеточных функций в различных организмах. [12] [13] [14] Например, РНКаза 7, член суперсемейства РНКазы A , секретируется кожей человека и служит мощной защитой от патогенов. [15] [16] В этих секретируемых РНКазах ферментативная активность РНКазы может даже не быть необходимой для ее новой, экзаптированной функции. Например, иммунные РНКазы действуют, дестабилизируя клеточные мембраны бактерий. [17] [18]

Ссылки

  1. ^ Ногучи С. (июль 2010 г.). «Механизм изомеризации аспартата в sexxxxxxxx, 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 г.). Пептидные факторы роста и их рецепторы II. Springer Science & Business Media. стр. 556. ISBN 978-3-642-74781-6.
  3. ^ Рагхаван V (6 декабря 2012 г.). Биология развития цветковых растений. Springer Science & Business Media. стр. 237. ISBN 978-1-4612-1234-8.
  4. ^ Ramage HR, Connolly LE, Cox JS (декабрь 2009 г.). «Комплексный функциональный анализ систем токсин-антитоксин Mycobacterium tuberculosis: значение для патогенеза, стрессовых реакций и эволюции». PLOS Genetics . 5 (12): e1000767. doi : 10.1371/journal.pgen.1000767 . PMC 2781298. PMID  20011113 . 
  5. ^ Cuchillo CM, Nogués MV, Raines RT (сентябрь 2011 г.). «Бычья панкреатическая рибонуклеаза: пятьдесят лет первого механизма ферментативной реакции». Биохимия . 50 (37): 7835–41. doi :10.1021/bi201075b. PMC 3172371. PMID  21838247 . 
  6. ^ «Комплекты для подготовки библиотеки».
  7. ^ Новотны М (февраль 2009). «Ретровирусное суперсемейство интегразы: структурная перспектива». EMBO Reports . 10 (2): 144–51. doi :10.1038/embor.2008.256. PMC 2637324. PMID  19165139 . 
  8. ^ Хольцманн Дж., Франк П., Леффлер Э., Беннетт КЛ., Гернер К., Россманит В. (октябрь 2008 г.). «РНКаза P без РНК: идентификация и функциональная реконструкция фермента обработки 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 применение, 2016, Журнал передовой биотехнологии и биоинженерии
  10. ^ Вачи М., Умицуки Г., Симидзу М., Такада А., Нагай К. Ген cafA 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. ^ Тамулайтис Г, Казлаускиене М, Манакова Е, Венцловас Ч, Нвокеоджи АО, Дикман МДж, Хорват П, Сикснис В (ноябрь 2014 г.). «Программируемое измельчение РНК с помощью системы CRISPR-Cas типа III-A Streptococcus thermophilus». Molecular Cell . 56 (4): 506–17. doi : 10.1016/j.molcel.2014.09.027 . PMID  25458845.
  12. ^ Rossier O, Dao J, Cianciotto NP (март 2009). «Секретируемая РНКаза II типа 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 г.). «Рибонуклеазы семейства T2: древние ферменты с разнообразными ролями». Trends in Biochemical Sciences . 35 (5): 253–9. doi :10.1016/j.tibs.2010.02.002. PMC 2888479 . PMID  20189811. 
  14. ^ Дайер КД, Розенберг ХФ (ноябрь 2006 г.). «Суперсемейство РНКаз: генерация разнообразия и врожденная защита хозяина». Молекулярное разнообразие . 10 (4): 585–97. doi :10.1007/s11030-006-9028-2. PMID  16969722. S2CID  20922592.
  15. ^ Harder J, Schroder JM (ноябрь 2002 г.). «РНКаза 7, новый врожденный иммунный защитный антимикробный белок 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 защите кожи от Enterococcus faecium». PLOS ONE . 4 (7): e6424. Bibcode : 2009PLoSO...4.6424K. doi : 10.1371/journal.pone.0006424 . PMC 2712763. PMID  19641608 . 
  17. ^ Huang YC, Lin YM, Chang TW, Wu SJ, Lee YS, Chang MD, Chen C, Wu SH, Liao YD (февраль 2007 г.). «Гибкие и кластеризованные 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. ^ Rosenberg 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 . 

Ахмед ТАЕ, Уденигве CC, Гомаа А. Редакционная статья: Биотехнология и биоинженерные приложения для биоматериалов, полученных из яиц. Front Bioeng Biotechnol. 20 сентября 2021 г.;9:756058

Источники

Внешние ссылки