Эндонуклеаза рРНК ( EC 3.1.27.10, альфа -сарцин ) — фермент [1] , катализирующий гидролиз фосфодиэфирной связи между остатками гуанозина и аденозина в одном определенном положении в 28S рРНК рибосом крысы . Этот фермент также действует на бактериальную рРНК .
Рибосом -инактивирующий белок, вырабатываемый плесенью Aspergillus giganteus , альфа-сарцин расщепляет часть рибосомальной РНК, которая образует малый рибосомальный субстрат. Высокая специфичность альфа-сарцина и его эффективность расщепления являются предметом исследования и также объясняют очень высокий уровень токсичности этого белка. [2]
Считается, что аминокислота тирозин, обнаруженная в аминокислотной последовательности альфа-сарцина, обеспечивает специфичность при связывании альфа-сарцина с рРНК. Именно спиртовая группа, обнаруженная в аминокислоте тирозина, обеспечивает это связывание. Это было определено в тестах, в которых спиртовая группа была удалена, тирозин был заменен фенилаланином , и сродство связывания было значительно снижено. [3] Область ДНК, которая производит альфа-сарцин, высококонсервативна, как и соответствующая последовательность на целевой рибосоме. Соответствующая последовательность на целевой рибосоме представляет собой центрированную вокруг гуанинового нуклеотида, расположенного на так называемом «выпуклом мотиве G». [4]
Альфа-сарцин замечателен своей специфичностью расщепления. Он взаимодействует с одинарной связью в целевой рибосоме и разрывает ее, вызывая инактивацию рибосомы. Рассматриваемая связь — это фосфодиэфирная связь внутри петли сарцина/рицина (SRL) рРНК. Область SRL РНК была названа в честь токсина альфа-сарцина, который на нее воздействует. Целевая связь расположена внутри тетрапетли GAGA РНК между нуклеотидами гуанина и аденина. Другие риботоксины также расщепляют РНК рибосом, однако точек расщепления гораздо больше, что указывает на гораздо меньшую специфичность. [5]
Специфичность альфа-сарцина настолько высока, что альфа-сарцин может распознавать сегмент SRL рибосомы без присутствия остальной части рибосомы. SRL сворачиваются независимо, создавая ту же структуру, что и в рибосоме. Это подтверждает идею о том, что именно сродство альфа-сарцина к этому конкретному региону рибосомы заставляет их связываться и реагировать. Ключевым нуклеотидом распознавания на рибосоме является гуаниновый нуклеотид, расположенный на шесть нуклеотидов выше по течению от сайта расщепления (это то же самое, что и вышеупомянутый регион «g-bulge»). [5]
Условия, которые позволяют распознавать и расщепление, включают соленость окружающей среды. С увеличением концентрации соли усиливается конкуренция за альфа-сарцин, чтобы достичь "G-выпуклости". [5] Это происходит из-за электростатических взаимодействий между катионными боковыми цепями аминокислот альфа-сарцина и фосфатами цепи рибосомы. Большее количество соли мешает этим двум взаимодействиям.
Общая константа скорости для реакции расщепления SRL имеет второй порядок (k2/K1/2 от 108M-1s-1). Это означает, что скорость реакции прямо пропорциональна квадрату концентрации реагента. Скорость, по-видимому, не зависит от физических стадий, то есть способность двух молекул локализовать друг друга в растворе не является фактором того, насколько быстро они реагируют. Это было определено путем наблюдения за скоростью реакции при различных вязкостях. Диссоциация продуктов, разделение двух молекул, также не влияет на скорость. Предполагается, что стадия, определяющая скорость для расщепления SRL, происходит в рамках химического расщепления фосфодиэфирной связи.
После того, как альфа-сарцин расщепил рибосому, полученные части, P1 и P2, расщепляются дальше, с особым сродством к сайтам A и G. Однако это позднее расщепление имеет гораздо более низкую скорость реакции.4 Это еще раз подтверждает идею о том, что альфа-сарцин зависит от складчатой структуры РНК для распознавания и расщепления, но не обязательно остальной части молекулы. Скорость расщепления для развернутой одноцепочечной РНК, содержащей последовательность GA, в три раза меньше, чем для полной и складчатой последовательности SRL.
