Твистер-рибозим

Твистер-П5
Твистер-П5
	Консенсусная вторичная структура и консервативность последовательности твистер-рибозима типа P5
Идентификаторы
Символ	Твистер-П5
Рфам	RF02684
Другие данные
РНК Тип	Джин ; Рибозим
ИДТИ	ИДТИ: 0003824
ТАК	ТАК: 0000374
PDB Структуры	ПДБе

Рибозим твистер ^{[ 1 ]} представляет собой каталитическую структуру РНК, способную к саморасщеплению . Нуклеолитическая активность этого рибозима была продемонстрирована как in vivo, так и in vitro , и он имеет одну из самых быстрых каталитических скоростей среди встречающихся в природе рибозимов с аналогичной функцией. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Рибозим твистер считается членом небольшого семейства саморасщепляющихся рибозимов, которое включает рибозимы «молот-молот» , «шпилька» , вирус гепатита дельта (HDV) , сателлит Варкуда (VS) и glmS . ^{[ 3 ]}

Открытие

В отличие от in vitro методов селекции , которые помогли идентифицировать несколько классов каталитических мотивов РНК, рибозим твистер был обнаружен с помощью биоинформатического подхода как консервативная структура РНК с неизвестной функцией. ^{[ 1 ]} Гипотеза о том, что он функционирует как саморасщепляющийся рибозим, была предложена сходством между генами, расположенными рядом с рибозимами твистер, и генами, расположенными рядом с рибозимами типа «головка молотка» . ^{[ 4 ]} Действительно, гены, расположенные рядом с этими двумя классами саморасщепляющихся рибозимов, значительно перекрываются. ^{[ 1 ]} Исследователи были вдохновлены назвать недавно найденный мотив твистера из-за его сходства с египетским иероглифом «скрученный лен». ^{[ 1 ]}

Структура

Базовая структура рибозима твистера Oryza sativa была определена кристаллографически с атомным разрешением в 2014 году. ^{[ 2 ]} Активный центр твистер-рибозима сосредоточен в двойном псевдоузле , что обеспечивает компактную складчатую структуру посредством двух дальнодействующих третичных взаимодействий в партнерстве со спиральным соединением. ^{[ 2 ]} Магний важен для стабилизации вторичной структуры рибозима. ^{[ 3 ]}

Каталитический механизм

Подобно другим нуклеолитическим рибозимам, рибозим твистера избирательно расщепляет фосходиэфирные связи посредством механизма, связанного с S _N 2 , на 2',3'-циклический фосфат и 5'-гидроксильный продукт. ^{[ 1 ]} Как экспериментальные, так и модельные данные подтверждают согласованный общий кислотно-основной катализ с участием высококонсервативных адениновых (A1) и гуаниновых (G33) оснований, где N3 A1 действует как донор протонов, а G33 - как общее основание. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 2 ]} Рибозим твистера генерирует каталитическую активность, специфически ориентируя расщепляемую связь PO для прямой нуклеофильной атаки внутри активного центра. ^{[ 7 ]} В настоящее время известно, что скорость реакции твистер-рибозима зависит как от pH, так и от температуры. ^{[ 7 ]}^{[ 1 ]} Замена немостикового кислорода pro-S в расщепленном фосфате на тиоловую группу приводит к снижению скорости саморасщепления, что позволяет предположить, что этот механизм не зависит от связанного магния. Спасение тиолового производного катионами кадмия указывает на то, что ионы двухвалентных металлов играют роль в повышении скорости. ^{[ 6 ]} Вероятным механизмом этого является стабилизация переходного состояния за счет уменьшения электростатической нагрузки на нить подложки из-за растущего отрицательного заряда во время расщепления.

Распространенность в природе

Мотив рибозима твистер относительно распространен в природе: 2700 примеров наблюдаются у бактерий , грибов , растений и животных . ^{[ 2 ]} Подобно рибозимам «головка молотка» , некоторые эукариоты содержат большое количество рибозимов твистера. имеется 1051 предсказанный рибозим-твистер Самый крайний из известных примеров: у Schistosoma mansoni , организма, который также содержит множество рибозимов-молотов, . У бактерий рибозимы твистера близки к классам генов, которые также часто ассоциируются с бактериальными рибозимами типа «головка молотка». В настоящее время неясна биологическая функция, связанная с рибозимом твистера. ^{[ 7 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Рот А., Вайнберг З., Чен А.Г., Ким П.Б., Эймс Т.Д., Брейкер Р.Р. (2013). «Биоинформатика выявила широко распространенный класс саморасщепляющихся рибозимов» . Nat Chem Biol . 10 (1): 56–60. дои : 10.1038/nchembio.1386 . ПМЦ 3867598 . ПМИД 24240507 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Лю Ю, Уилсон Т.Дж., Макфи С.А., Лилли Д.М. (2014). «Кристаллическая структура и механистическое исследование твистер-рибозима». Nat Chem Biol . 10 (9): 739–744. дои : 10.1038/nchembio.1587 . ПМИД 25038788 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Эйлер, Дэниел; Ван, Чимин; Стейц, Томас А. (9 сентября 2014 г.). «Структурная основа быстрой реакции саморасщепления, катализируемой твистер-рибозимом» . Труды Национальной академии наук . 111 (36): 13028–13033. Бибкод : 2014PNAS..11113028E . дои : 10.1073/pnas.1414571111 . ISSN 0027-8424 . ПМК 4246988 . ПМИД 25157168 .
^ Перро, Джонатан; Вайнберг, Заша; Рот, Адам; Попеску, Оливия; Шартран, Паскаль; Фербейре, Херардо; Брейкер, Рональд Р. (05 мая 2011 г.). «Идентификация рибозимов-молотов во всех сферах жизни выявляет новые структурные вариации» . PLOS Вычислительная биология . 7 (5): e1002031. Бибкод : 2011PLSCB...7E2031P . дои : 10.1371/journal.pcbi.1002031 . ISSN 1553-7358 . ПМК 3088659 . ПМИД 21573207 .
^ Гейнс, Колин С.; Йорк, Дэррин М. (9 марта 2016 г.). «Рибозимный катализ с поворотом: активное состояние рибозима Twister в растворе, предсказанное на основе молекулярного моделирования» . Журнал Американского химического общества . 138 (9): 3058–3065. дои : 10.1021/jacs.5b12061 . ISSN 0002-7863 . ПМЦ 4904722 . ПМИД 26859432 .
^ Jump up to: ^а ^б Уилсон, Тимоти Дж.; Лю, Ицзинь; Домник, Кристоф; Кэт-Шорр, Стефани; Лилли, Дэвид MJ (18 мая 2016 г.). «Новый химический механизм твистер-рибозима». Журнал Американского химического общества . 138 (19): 6151–6162. дои : 10.1021/jacs.5b11791 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 27153229 . S2CID 4786802 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Гебетсбергер, Дженнифер; Микура, Рональд (01 мая 2017 г.). «Раскручивание рибозима твистера: от структуры к механизму» . Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК . 8 (3): e1402. дои : 10.1002/wrna.1402 . ISSN 1757-7012 . ПМК 5408937 . ПМИД 27863022 .

Внешние ссылки

Структурная биология генной, эпигенетической и иммунной регуляции на YouTube

[Roth-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Рот А., Вайнберг З., Чен А.Г., Ким П.Б., Эймс Т.Д., Брейкер Р.Р. (2013). «Биоинформатика выявила широко распространенный класс саморасщепляющихся рибозимов» . Nat Chem Biol . 10 (1): 56–60. дои : 10.1038/nchembio.1386 . ПМЦ 3867598 . ПМИД 24240507 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Лю Ю, Уилсон Т.Дж., Макфи С.А., Лилли Д.М. (2014). «Кристаллическая структура и механистическое исследование твистер-рибозима». Nat Chem Biol . 10 (9): 739–744. дои : 10.1038/nchembio.1587 . ПМИД 25038788 .

[:1-3] Jump up to: ^а ^б ^с Эйлер, Дэниел; Ван, Чимин; Стейц, Томас А. (9 сентября 2014 г.). «Структурная основа быстрой реакции саморасщепления, катализируемой твистер-рибозимом» . Труды Национальной академии наук . 111 (36): 13028–13033. Бибкод : 2014PNAS..11113028E . дои : 10.1073/pnas.1414571111 . ISSN 0027-8424 . ПМК 4246988 . ПМИД 25157168 .

[4] Перро, Джонатан; Вайнберг, Заша; Рот, Адам; Попеску, Оливия; Шартран, Паскаль; Фербейре, Херардо; Брейкер, Рональд Р. (05 мая 2011 г.). «Идентификация рибозимов-молотов во всех сферах жизни выявляет новые структурные вариации» . PLOS Вычислительная биология . 7 (5): e1002031. Бибкод : 2011PLSCB...7E2031P . дои : 10.1371/journal.pcbi.1002031 . ISSN 1553-7358 . ПМК 3088659 . ПМИД 21573207 .

[5] Гейнс, Колин С.; Йорк, Дэррин М. (9 марта 2016 г.). «Рибозимный катализ с поворотом: активное состояние рибозима Twister в растворе, предсказанное на основе молекулярного моделирования» . Журнал Американского химического общества . 138 (9): 3058–3065. дои : 10.1021/jacs.5b12061 . ISSN 0002-7863 . ПМЦ 4904722 . ПМИД 26859432 .

[:3-6] Jump up to: ^а ^б Уилсон, Тимоти Дж.; Лю, Ицзинь; Домник, Кристоф; Кэт-Шорр, Стефани; Лилли, Дэвид MJ (18 мая 2016 г.). «Новый химический механизм твистер-рибозима». Журнал Американского химического общества . 138 (19): 6151–6162. дои : 10.1021/jacs.5b11791 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 27153229 . S2CID 4786802 .

[:2-7] Jump up to: ^а ^б ^с Гебетсбергер, Дженнифер; Микура, Рональд (01 мая 2017 г.). «Раскручивание рибозима твистера: от структуры к механизму» . Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК . 8 (3): e1402. дои : 10.1002/wrna.1402 . ISSN 1757-7012 . ПМК 5408937 . ПМИД 27863022 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]