stringtranslate.com

Экзонуклеаза

3'-5'-экзонуклеаза, связанная с Pol I

Экзонуклеазы — это ферменты , которые работают, отщепляя нуклеотиды по одному от конца (экзо) полинуклеотидной цепи. Происходит реакция гидролиза , которая разрывает фосфодиэфирные связи либо на 3'-, либо на 5'-конце . Ее близким родственником является эндонуклеаза , расщепляющая фосфодиэфирные связи в середине (эндо) полинуклеотидной цепи. Эукариоты и прокариоты имеют три типа экзонуклеаз, участвующих в нормальном обмене мРНК : 5'-3'-экзонуклеаза (Xrn1) , которая является зависимым декепирующим белком ; 3'-5'-экзонуклеаза, независимый белок; и поли(А)-специфическая 3'-5'-экзонуклеаза. [1] [2]

И у архей , и у эукариот один из основных путей деградации РНК осуществляется с помощью мультибелкового экзосомного комплекса , который состоит в основном из 3'-5' экзорибонуклеаз .

Значение для полимеразы

Известно, что РНК- полимераза II действует во время терминации транскрипции; он работает с 5'-экзонуклеазой (ген человека Xrn2), разрушая вновь образованный транскрипт ниже по ходу транскрипта, покидая сайт полиаденилирования и одновременно стреляя в полимеразу. Этот процесс включает в себя захват экзонуклеазы pol II и прекращение транскрипции. [3]

Затем Pol I синтезирует нуклеотиды ДНК вместо только что удаленного праймера РНК. ДНК-полимераза I также обладает экзонуклеазной активностью от 3' до 5' и от 5' до 3', которая используется при редактировании и корректуре ДНК на наличие ошибок. Активность от 3' до 5' может удалять только один мононуклеотид за раз, а активность от 5' до 3' может удалять мононуклеотиды или до 10 нуклеотидов за раз.

Типы кишечной палочки

Экзонуклеаза WRN с активными сайтами желтого цвета.

В 1971 году Lehman IR обнаружил экзонуклеазу I в E. coli . С тех пор было сделано множество открытий, в том числе: экзонуклеаза II, III , IV, V , VI, VII и VIII. Каждый тип экзонуклеазы имеет определенный тип функции или требования. [4]

Экзонуклеаза I разрывает одноцепочечную ДНК в направлении 3' → 5', высвобождая один за другим дезоксирибонуклеозид-5'-монофосфаты. Он не расщепляет нити ДНК без концевых 3'-ОН-групп, поскольку они блокируются фосфорильными или ацетильными группами.[5]

Экзонуклеаза II связана с ДНК-полимеразой I, которая содержит 5'-экзонуклеазу, которая отрезает праймер РНК, расположенный непосредственно перед местом синтеза ДНК, в порядке 5' → 3'.

Экзонуклеаза III обладает четырьмя каталитическими активностями:

Экзонуклеаза IV добавляет молекулу воды, поэтому она может разорвать связь олигонуклеотида с нуклеозид-5'-монофосфатом. Эта экзонуклеаза требует Mg 2+ для функционирования и работает при более высоких температурах, чем экзонуклеаза I. [7]

Экзонуклеаза V представляет собой фермент, гидролизующий 3'-5'-концы, который катализирует линейную двухцепочечную ДНК и одноцепочечную ДНК, для которых требуется Ca2+ . [8] Этот фермент чрезвычайно важен в процессе гомологичной рекомбинации .

Экзонуклеаза VIII представляет собой димерный белок с длиной от 5' до 3', который не требует АТФ или каких-либо пробелов или разрывов в цепи, но требует свободной 5' -ОН-группы для выполнения своей функции .

Открытия у людей

Известно, что эндонуклеаза 3'-5' человеческого типа необходима для правильного процессинга пре-мРНК гистонов, в которой мяРНП U7 управляет процессом одиночного расщепления. После удаления последующего продукта расщепления (DCP) Xrn1 продолжает дальнейшее расщепление продукта до тех пор, пока он не будет полностью разложен. [9] Это позволяет перерабатывать нуклеотиды. Xrn1 связан с активностью котранскрипционного расщепления (CoTC), которая действует как предшественник для развития свободного 5'-незащищенного конца, поэтому экзонуклеаза может удалять и разрушать нижестоящий продукт расщепления (DCP). Это инициирует терминацию транскрипции, поскольку человек не хочет, чтобы в его теле накапливались цепи ДНК или РНК. [10]

Открытия в дрожжах

CCR4-Not представляет собой общий регуляторный комплекс транскрипции у почкующихся дрожжей , который, как обнаружено, связан с метаболизмом мРНК , инициацией транскрипции и деградацией мРНК. Было обнаружено, что CCR4 содержит экзонуклеазную активность РНК и одноцепочечной ДНК от 3' до 5'. [11] Другим компонентом, связанным с CCR4-Not , является белок CAF1, который, как было обнаружено, содержит 3'-5' или 5'-3' экзонуклеазные домены у мышей и Caenorhabditis elegans . [12] Этот белок не был обнаружен у дрожжей, что позволяет предположить, что он, вероятно, имеет аномальный экзонуклеазный домен, подобный тому, который наблюдается у многоклеточных животных. [13] Дрожжи содержат экзонуклеазу Rat1 и Xrn1. Rat1 работает так же, как человеческий тип (Xrn2), а функция Xrn1 в цитоплазме находится в направлении от 5' к 3', разрушая РНК (рРНК до 5,8 и 25s) в отсутствие Rat1. [14] [15]

Открытия в области коронавирусов

В бета- коронавирусах , включая SARS-CoV-2 , экзонуклеаза корректирующего чтения, nsp14-ExoN, которая является частью вирусного генома, отвечает за рекомбинацию, которая участвует в появлении новых штаммов. [16]

Рекомендации

  1. ^ Мукерджи Д; и другие. (2004). «Анализ экзонуклеолитической активности РНК в клеточных экстрактах». Процессинг и метаболизм МРНК . Методы молекулярной биологии. Том. 257. стр. 193–211. дои : 10.1385/1-59259-750-5:193. ISBN 978-1-59259-750-5. ПМИД  14770007.
  2. ^ Памела А. Фришмейер; и другие. (2002). «Механизм наблюдения за мРНК, который устраняет транскрипты, не имеющие терминирующих кодонов». Наука . 295 (5563): 2258–61. Бибкод : 2002Sci...295.2258F. дои : 10.1126/science.1067338. PMID  11910109. S2CID  40843312.
  3. ^ Хаге А.Л.; и другие. (2008). «Эффективное прекращение транскрипции РНК-полимеразой I требует 5'-экзонуклеазы Rat1 в дрожжах». Генс Дев . 22 (8): 1068–081. дои : 10.1101/gad.463708. ПМЦ 2335327 . ПМИД  18413717. 
  4. ^ Пол Д. Бойер (1952). Ферменты (1-е изд.). Академическая пресса. п. 211. ИСБН 978-0-12-122723-4.
  5. ^ Lehman IR, Нуссбаум AL (август 1964 г.). «Дезоксирибонуклеазы Escherichia Coli. V. о специфичности экзонуклеазы I (фосфодиэстеразы)». Ж. Биол. Хим . 239 (8): 2628–36. дои : 10.1016/S0021-9258(18)93898-6 . ПМИД  14235546.
  6. ^ Роджерс С.Г., Вайс Б. (1980). «Экзонуклеаза III Escherichia coli K-12, эндонуклеаза AP». Нуклеиновые кислоты Часть I. Методы энзимологии. Том. 65. стр. 201–11. дои : 10.1016/S0076-6879(80)65028-9. ISBN 978-0-12-181965-1. ПМИД  6246343. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  7. ^ Мишра, Северная Каролина; Мишра, Навин К. (1995). Молекулярная биология нуклеаз . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 46–52. ISBN 978-0-8493-7658-0.
  8. ^ Дуглас А. Джулин (2000). «Обнаружение и количественная оценка активности фермента RecBCD (экзонуклеазы V)». Протоколы восстановления ДНК . Методы молекулярной биологии. Том. 152. Хумана Пресс. стр. 91–105. дои : 10.1385/1-59259-068-3:91. ISBN 978-0-89603-643-7. ПМИД  10957971.
  9. ^ Ян XC, Салливан К.Д., Марзлафф В.Ф., Домински З. (январь 2009 г.). «Исследование 5'-экзонуклеазной и эндонуклеазной активности CPSF-73 при процессинге гистоновой пре-мРНК». Мол. Клетка. Биол . 29 (1): 31–42. дои : 10.1128/MCB.00776-08. ПМК 2612496 . ПМИД  18955505. 
  10. ^ Вест С., Громак Н., Праудфут, штат Нью-Джерси (ноябрь 2004 г.). «Человеческая 5' → 3' экзонуклеаза Xrn2 способствует терминации транскрипции в сайтах котранскрипционного расщепления». Природа . 432 (7016): 522–5. Бибкод : 2004Natur.432..522W. дои : 10.1038/nature03035 . ПМИД  15565158.
  11. ^ Чен Дж., Чан Ю.К., Денис КЛ. (март 2002 г.). «CCR4, 3’–5’ экзонуклеаза поли(А) РНК и оцДНК, является каталитическим компонентом цитоплазматической деаденилазы». ЭМБО Дж . 21 (6): 1414–26. дои : 10.1093/emboj/21.6.1414. ПМЦ 125924 . ПМИД  11889047. 
  12. ^ Дрейпер MP, Сальвадор С, Денис CL (июль 1995 г.). «Идентификация мышиного белка, гомолог которого в Saccharomyces cerevisiae является компонентом транскрипционного регуляторного комплекса CCR4». Мол. Клетка. Биол . 15 (7): 3487–95. дои : 10.1128/MCB.15.7.3487. ПМК 230585 . ПМИД  7791755. 
  13. ^ Мозер М.Дж., Холли В.Р., Чаттерджи А., Миан И.С. (декабрь 1997 г.). «Домен корректуры ДНК-полимеразы I Escherichia coli и других доменов экзонуклеазы ДНК и / или РНК». Нуклеиновые кислоты Рез . 25 (24): 5110–8. дои : 10.1093/нар/25.24.5110. ПМК 147149 . PMID  9396823. Архивировано из оригинала 18 июля 2012 г. 
  14. ^ Генри Ю., Вуд Х., Моррисси Дж. П., Петфальски Э., Кирси С., Толлерви Д. (май 1994 г.). «5'-конец дрожжевой 5.8S рРНК генерируется экзонуклеазами из верхнего сайта расщепления». ЭМБО Дж . 13 (10): 2452–63. doi :10.1002/j.1460-2075.1994.tb06530.x. ПМК 395111 . ПМИД  7515008. 
  15. ^ Geerlings TH, Vos JC, Raué HA (декабрь 2000 г.). «Последний этап образования 25S рРНК у Saccharomyces cerevisiae осуществляется 5'-->3'-экзонуклеазами». РНК . 6 (12): 1698–703. дои : 10.1017/S1355838200001540. ПМК 1370040 . ПМИД  11142370. 
  16. ^ Гриббл, Дженнифер; Стивенс, Лаура Дж.; Агостини, Мария Л.; Андерсон-Дэниэлс, Иордания; Чаппелл, Джеймс Д.; Лу, Сяотао; Прюйссерс, Андреа Дж.; Рут, Эндрю Л.; Денисон, Марк Р. (2021). «Экзорибонуклеаза, корректирующая коронавирус, опосредует обширную вирусную рекомбинацию». ПЛОС Патогены . 17 (1): e1009226. дои : 10.1371/journal.ppat.1009226 . ПМЦ 7846108 . ПМИД  33465137. 

Внешние ссылки