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 .
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.
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 .
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]
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]
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]
{{cite book}}
: |journal=
игнорируется ( помощь )