Рибонуклеаз Е - Ribonuclease E


Рибонуклеаз Е
Идентификаторлар
EC нөмірі3.1.26.12
CAS нөмірі76106-82-6
Мәліметтер базасы
IntEnzIntEnz көрінісі
БРЕНДАBRENDA жазбасы
ExPASyNiceZyme көрінісі
KEGGKEGG кірісі
MetaCycметаболизм жолы
PRIAMпрофиль
PDB құрылымдарRCSB PDB PDBe PDBsum

Рибонуклеаз Е Бұл бактериалды рибонуклеаза өңдеуге қатысатын рибосомалық РНҚ (9S-ден 5S rRNA) және жасушалық РНҚ-ның химиялық ыдырауы.

Ұялы локализация

RNase E жасуша мембранасының ақуыздар кешенінің бөлігі ретінде ұсынылды, өйткені ол рибосомалармен және шикі қабықшалармен шөгінді. Микроскопияда ішкі цитоплазмалық мембранаға немесе а-ға RNase E локализацияланған спираль цитоскелеттік ішкі қабатпен тығыз байланысты құрылым.

Ақуыздың құрылымы

Бұл ферменттің құрамында 1061 қалдық бар және олар екі бөлек функционалды аймаққа бөлінеді, олар 5’N-терминалда орналасқан үлкен домен және 3 ’C-терминалда орналасқан кішкене домен.[1] Әзірге N-терминал жартысы каталитикалық домен құрайды, C-терминалы жартысы а деградазома[2] құрылыс домені. Металды байланыстыратын қалта оларды RNase E ақуыз құрылымының ортасында бөледі.[3] Деградосома түзілуі E. coli өсуі үшін маңызды рөл атқармаса да,[4][5][6] C-терминалының жартысын жою кейбір RNase E субстраттарының ыдырау жылдамдығын төмендететіні анықталды.[7][8]

Тетрамералық конформациядағы рибонуклеаза Е функциясы, құрамында төрт суббірлік бар, олар бір-бірімен байланысады, құрылымды құру үшін қайшы тәрізді тұтқа аймағында орналасқан. Қайшы жүзі үлкен доменнен, ал сабы кіші доменнен жасалған. Ішінде каталитикалық алаң үлкен доменнің құрамында RNase H қосалқы домені, DNase I қосалқы домені, S1 қосалқы домені және 5 ’сезгіш аймақ бар төрт қосалқы домен бар. Бұл төрт бөлімше функциясы және гомологиялық құрылымдық қатпарларға ұқсастығы бойынша бөлінеді. RNase H N-терминалдың басында орналасқан және RNase H атымен аталған эндорибонуклеаз олар ұқсас құрылымға ие болғандықтан, отбасы; дегенмен, RNase H каталитикалық функциядан гөрі құрылымдық функция ретінде қызмет етеді, өйткені ол белсенді учаскелік қалдық жоқ.[9][10] Әрі қарай SN қосалқы домені және 5 ’сезгіш аймақ RNase H қатпарына имплантацияланған. RNase E S1 домені OB-қабатын қабылдайды, онда икемді ілмектер жақсы реттелген бес бұрымдыға бекітіледі barrel-баррель өзек.[11] Рибонуклеаза Е-де S1 домені тек тетрамериканың пайда болуына ықпал етпейді төрттік құрылым димеризациялау арқылы, сонымен қатар РНҚ-ны жеңілдететін субстрат байланыстырушы орын ретінде қызмет етеді гидролиз осы тетрамерикалық ферменттің құрамындағы каталитикалық домендер.[12][11] S1 қосалқы доменімен 5 ’сезгіш аймақ субстрат байланыстырушы алаң ретінде жұмыс істейді, ол бір суббірлікте мақсатты РНҚ молекуласын тұрақтандыруға көмектеседі, осылайша димер ішіндегі басқа суббірлік РНҚ-ны қызықтыра алады.[11] DNase I қосалқы доменінде орналасқан каталитикалық алаңнан 5 ’сезгіш аймақ. RNase E каталитикалық учаскесінің соңғы субдомені - DNase I, ол екі тізбекті ДНҚ-ны бөлетін эндонуклеазалық құрылымға конформациялық ұқсастығымен аталады.[9] Рибонуклеаза Е-де DNase I қосалқы домені димер интерфейсінде үстемдік ету үшін өзін-өзі толықтырады.[10][11] Сондай-ақ, РНҚ магистралінің гидролитикалық шабуылымен бөлінуіне делдал болатын магний иондарының қосылу орны және екі суббірліктен жасалған димерді тұрақтандыруға көмектесетін екі мырыш ионын байланыстыру учаскесі бар.[3]

Функция

Ішек таяқшасы эндорибонуклеаза Е ген экспрессиясына айтарлықтай әсер етеді. Бұл жетілу үшін ғана маңызды емес рибосомалық РНҚ (рРНҚ) және тасымалдау РНҚ (tRNA), сонымен қатар тез ыдырауы хабаршы РНҚ[13] (mRNA) арқылы гидролиз реакция.

Жетілуінде рРНҚ прекурсор, өңдеуге арналған субстраттар жалаңаш РНҚ емес, біршама толық емес, өзгертілмеген рРНҚ-рибосомалық ақуыз кешендері. Екеуі де16S және алдын ала23S рРНҚ-ны бастапқы РНҚ-ақуыз кешенінен шығарады RNase III, 5 'монофосфорланған бөлшектеу өнімдерін құру арқылы рРНҚ жетілуіндегі келесі қадамдарды белсендіреді. RNase E 17S-тің 16S ізашарын одан әрі қысқартады рРНҚ. Бұл әрекет 5 'жетілуін жеңілдетуге көмектеседі рРНҚ авторы RNase G[14] және 5S-ге дейінгі рРНҚ-ны акциздеу үшін екі жік жасаңыз. Жағдайда тРНҚ, шамамен 86-ның 50-і тРНҚ E. coli құрамындағы түрлерге RNase E. қажет, рибонуклеаза Е бөлінеді тРНҚ - тРНҚ-ның 3 'ұшындағы бастапқы транскрипциялардан тұрады. Бұл бөлшектер жеке тРНҚ прекурсорларын бөлуге және тРНҚ-ны мРНҚ-дан немесе терминаторлар тізбегінен бөлуге қызмет етеді. Рибонуклеаза Е-дің негізгі қызметі - 3 'экзонуклеазалар арқылы қол жетімділікті қамтамасыз ету үшін жетілген 3' ұшынан тыс жерде жабысу.[15][16]

МРНҚ деградациясы кезінде рибонуклеаза Е А және U-ге бай аймақтардағы бір тізбекті РНҚ-ны таниды және бөледі.[9] RNase E каталитикалық домені селективті түрде 5′-монофосфат РНҚ терминимен байланысады, бірақ 3-тен 5 ′ бағытта бөліну режиміне ие. RNase E 3-тен 5-ке дейін сканерлеу механизмі арқылы бөлінетін жерлерді анықтай алады.[17] RNase E-дің осы субстраттардың 5ated-монофосфорланған ұшына якорьі ферментті процессорлық режимде болатын бағытты бөлінулерге бағыттайды. РНҚ болмаған кезде SN субдомені және RNase E-нің 5 ing сезетін жері айналасындағы еріткіштің әсеріне ұшырап, РНҚ-ны тез байланыстыруға мүмкіндік береді. РНҚ болған кезде мақсатты РНҚ ашық конфигурацияда біріктірілген S1 субдоменімен және 5 ′ сенсорымен байланысады. РНҚ негізінен 5 ′ сенсорының байланыстырушы жақындығымен бекітіледі және бағытталған гидрофобты S1 қосалқы доменіндегі беттік патч. S1 қосалқы домені молекуланы бағдарлауға әсер етсе, 5 ′ сезгіш қалта субстрат байланыстыратын жақындығының едәуір бөлігін құрауы мүмкін. Бұл екі учаске РНҚ-ны ұстайды, ал 5 / S1 субдоменін біріктіру бірыңғай кешен ретінде жабық конфигурацияға ауысады. Бұл субстратты жақындыққа әкеледі каталитикалық алаң қайда а гидроксил тобы арқылы фосфат омыртқасына шабуыл жасайды нуклеофильді шабуыл реакциясы. Бұл жауап магний ионымен жүзеге асырылады. Қызығушылық РНҚ-сы бөлінгенде және реакция өнімдері ақырында босатылады, өйткені RNase E ашық конфигурацияға оралады. Сонымен қатар, RNase E өзін-өзі реттей алады, соның арқасында рибонуклеаза мРНҚ-сы жалпы жасушалық RNase E белсенділігі үшін сенсор қызметін атқарады және осылайша субстраттардың болуына және өсу жылдамдығының өзгеруіне байланысты RNase E белсенділігін шектейді.[2]

E. coli және басқа организмдердің рибонуклеазасын салыстыру

Е-нің рибонуклеазасымен байланысқан әр түрлі бактериялар тізбегіне сәйкес келтіруге негізделген Ішек таяқшасы, тізбектердің 70% жуығы тізбектердің басында жоғары сақталған, ал соңына қарай нашар сақталған сияқты. Басқа бес организмнің бірізділіктерін Е рибонуклеаза тізбегімен салыстырған кезде, тізбектің көп бөлігі бірдей қалдықтарды N-терминал өйткені рибонуклеаза E / G отбасының мүшесі бірдей гидролиздік функцияға ие.[10] Басқаша айтқанда, рибонуклеаза E / G отбасы мүшесінің үлкен каталитикалық домені бірдей. Керісінше, орналасқан шағын құрылымдық домен C терминалы, әр түрлі организмдер үшін әр түрлі, өйткені кіші доменде басқа ферменттер үшін орман қызметін атқаратын құрылымдық реттілік бар.[3][10] Мысалы, ішіндегі E рибонуклеазы Cedecea davisae S3JYP0 генінен шыққан.[18] Рибонуклеазаның құрылымын бақылау кезінде Cedecea davisae, каталитикалық доменде тізбектегі 31-119 қалдықта орналасқан S1 мотиві және тізбектегі 404-407 қалдықта орналастырылған металды байланыстыратын учаске бар, олар S1 домені мен RNase E-де металл байланыстыратын доменмен бірдей. Ішек таяқшасы.[18]

Эволюциялық тарих

Рибонуклеаздар (RNases) ақуыздар отбасы негізінен қатысады РНҚ метаболизм, РНҚ-ның жетілуінде, РНҚ-ның соңғы айналымында және клеткадағы аберрант РНҚ-лардың немесе мерзімі өткен түрлердің деградациясында маңызды рөл атқару.[19] Олар жіктеледі экзорибонуклеазалар және эндорибонуклеазалар олардың деградациялық қызметіне негізделген. Рибонуклеаза Е (RNase E) бастапқыда эндорибонуклеаза ретінде ашылды Ішек таяқшасы штамм K12. ДНҚ тізбегін талдау негізінде, ортологтар E. coli RNase E эволюциялық жолмен әр түрлі бактериялардың ондаған түрлерінің арасында болады деп болжанған. E. coli-де рибонуклеаза Е ферменті көптеген мРНҚ-лардың ыдырауы сияқты РНҚ метаболизмін реттеу арқылы жасушалардың өміршеңдігін басқаруда маңызды рөл атқарады және алдын-ала тРНҚ-ны өңдеуді белсендіреді.[20] RNase E деградациялық функциясынан басқа, 5S прекурсорларының жетілуіне қажет рибосомалық РНҚ, тРНҚ, және RNase P-нің M1 РНҚ компоненті рибозим.[20][3]

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ Cohen SN, McDowall KJ (наурыз 1997). «RNase E: әлі күнге дейін керемет жұмбақ фермент». Молекулалық микробиология. 23 (6): 1099–106. дои:10.1111 / j.1365-2958.1997.tb02593.x. PMID  9106202.
  2. ^ а б Vanzo NF, Li YS, Py B, Blum E, Higgins CF, Raynal LC және т.б. (Қыркүйек 1998). «Рибонуклеаза Е ішек таяқшасы РНҚ деградасомасындағы ақуыздармен әрекеттесуді ұйымдастырады». Гендер және даму. 12 (17): 2770–81. дои:10.1101 / gad.12.17.2770. PMC  317140. PMID  9732274.
  3. ^ а б в г. Koslover DJ, Callaghan AJ, Marcaida MJ, Garman EF, Martick M, Scott WG, Luisi BF (тамыз 2008). «Escherichia coli RNase E апопротеинінің кристалдық құрылымы және РНҚ деградациясының механизмі». Құрылым. 16 (8): 1238–44. дои:10.1016 / j.str.2008.04.017. PMC  2631609. PMID  18682225.
  4. ^ McDowall KJ, Cohen SN (қаңтар 1996). «Rne генінің өнімі N-терминалының домені RNase E белсенділігіне ие және аргининге бай РНҚ байланыстыратын жерімен қабаттаспайды». Молекулалық биология журналы. 255 (3): 349–55. дои:10.1006 / jmbi.1996.0027. PMID  8568879.
  5. ^ Лопес П.Дж., Марчанд I, Джойс С.А., Дрейфус М (шілде 1999). «Escherichia coli деградазомасын ұйымдастыратын RNase E-нің C-терминалының жартысы, mRNA деградациясына қатысады, бірақ in vivo-да рРНҚ өңдеуге қатыспайды». Молекулалық микробиология. 33 (1): 188–99. дои:10.1046 / j.1365-2958.1999.01465.x. PMID  10411735.
  6. ^ Ow MC, Liu Q, Kushner SR (қараша 2000). «RNase E негізіндегі деградосомалық жиынтық болмаған кезде ішек таяқшасында мРНҚ ыдырауын және рРНҚ өңдеуін талдау». Молекулалық микробиология. 38 (4): 854–66. дои:10.1046 / j.1365-2958.2000.02186.x. PMID  11115119.
  7. ^ Хемиси V, Поляк Л, Теска I, Карпусис АЖ (мамыр 2005). «РИВ-гликаза RhlB РНҚ-ның рибосомасыз мРНҚ-ның RNase E әсерінен ыдырауын жеңілдететіні туралы in vivo дәлелдер». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 102 (19): 6913–8. Бибкод:2005PNAS..102.6913K. дои:10.1073 / pnas.0501129102. PMC  1100780. PMID  15867149.
  8. ^ Морита Т, Кавамото Х, Мизота Т, Инада Т, Айба Н (қараша 2004). «РНҚ деградазомасындағы энолаза ішек таяқшасындағы фосфосарлық стресске жауап ретінде глюкоза тасымалдаушы мРНҚ-ның тез ыдырауында шешуші рөл атқарады». Молекулалық микробиология. 54 (4): 1063–75. дои:10.1111 / j.1365-2958.2004.04329.x. PMID  15522087.
  9. ^ а б в Callaghan AJ, Marcaida MJ, Stead JA, McDowall KJ, Scott WG, Luisi BF (қазан 2005). «Escherichia coli RNase E каталитикалық доменінің құрылымы және РНҚ айналымына салдары». Табиғат. 437 (7062): 1187–91. Бибкод:2005 ж.437.1187С. дои:10.1038 / табиғат04084. PMID  16237448. S2CID  4413278.
  10. ^ а б в г. Kime L, Jourdan SS, McDowall KJ (2008). «RNase E / G ферменттерінің субстраттарын анықтау және сипаттау». Фермологиядағы әдістер. 447: 215–41. дои:10.1016 / S0076-6879 (08) 02212-X. PMID  19161846.
  11. ^ а б в г. Schubert M, Edge RE, Lario P, Cook MA, Strynadka NC, Mackie GA, McIntosh LP (шілде 2004). «RNase E S1 доменінің құрылымдық сипаттамасы және оның олигонуклеотидті байланыстыратын және димерленетін интерфейстерін анықтау». Молекулалық биология журналы. 341 (1): 37–54. дои:10.1016 / j.jmb.2004.05.061. PMID  15312761.
  12. ^ Каллаган А.Ж., Гроссманн Дж.Г., Редко Ю.У., Илаг Л.Л., Монкрифф МС, Симмонс М.Ф. және т.б. (Желтоқсан 2003). «Escherichia coli рибонуклеаза E аминқышырлы каталитикалық доменінің төрттік құрылымы және каталитикалық белсенділігі». Биохимия. 42 (47): 13848–55. дои:10.1021 / bi0351099. PMID  14636052.
  13. ^ Steege DA (тамыз 2000). «Бактерияларда мРНҚ ыдырауының пайда болатын ерекшеліктері». РНҚ. 6 (8): 1079–90. дои:10.1017 / S1355838200001023. PMC  1369983. PMID  10943888.
  14. ^ Ли, Чжунвэй; Пандит, Шилпа; Дойчер, Мюррей П. (1999-05-17). «RSase G (CafA ақуызы) және RNase E 16S рибосомалық РНҚ-ның 5 ′ жетілуіне қажет». EMBO журналы. 18 (10): 2878–2885. дои:10.1093 / emboj / 18.10.2878 ж. ISSN  0261-4189. PMC  1171368. PMID  10329633.
  15. ^ Оу, Мария С .; Кушнер, Сидни Р. (2002-05-01). «RNase E арқылы тРНҚ жетілуін бастау E. coli ішіндегі жасушалардың өміршеңдігі үшін өте маңызды». Гендер және даму. 16 (9): 1102–1115. дои:10.1101 / gad.983502. ISSN  0890-9369. PMC  186257. PMID  12000793.
  16. ^ Ли, Чжунвэй; Дойчер, Мюррей (2002-02-01). «RNase E ішек таяқшасы tRNA прекурсорларының жетілуінде маңызды рөл атқарады». РНҚ (Нью-Йорк, Нью-Йорк). 8 (1): 97–109. дои:10.1017 / S1355838202014929. PMC  1370232. PMID  11871663.
  17. ^ Фэн Ю, Викерс Т.А., Коэн С.Н. (қараша 2002). «RNase E каталитикалық домені бөлшектеу учаскесін таңдауда 3-тен 5-ке дейін бағыттылықты көрсетеді». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 99 (23): 14746–51. Бибкод:2002 PNAS ... 9914746F. дои:10.1073 / pnas.202590899. PMC  137490. PMID  12417756.
  18. ^ а б Martinetti Lucchini G, Altwegg M (шілде 1992). «rRNA генінің шектелу заңдылықтары, Aeromonas түріне арналған таксономиялық құралдар». Халықаралық жүйелі бактериология журналы. 42 (3): 384–9. дои:10.1099/00207713-42-3-384. PMID  1380286.
  19. ^ Arraiano CM, Andrade JM, Domingues S, Guinote IB, Malecki M, Matos RG және т.б. (Қыркүйек 2010). «Гендердің экспрессиясын басқарудағы РНҚ өңдеу мен деградациясының маңызды рөлі». FEMS микробиология шолулары. 34 (5): 883–923. дои:10.1111 / j.1574-6976.2010.00242.x. PMID  20659169.
  20. ^ а б Макки, Джордж А. (2013). «RNase E: бактериялық РНҚ өңдеу және ыдырау интерфейсінде». Табиғи шолулар. Микробиология. 11 (1): 45–57. дои:10.1038 / nrmicro2930. ISSN  1740-1534. PMID  23241849. S2CID  8549476.

Сыртқы сілтемелер