Рибонуклеаза Р
| Бактериальная РНКаза P класса А | |
|---|---|
 Предсказанная вторичная структура и консервативность последовательности RNaseP_bact_a | |
| Идентификаторы | |
| Символ | РНКазаP_bact_a |
| Рфам | RF00010 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Джин ; рибозим |
| Домен(ы) | Бактерии |
| ИДТИ | GO:0008033 GO:0004526 GO:0030680 |
| ТАК | ТАК: 0000386 |
| PDB Структуры | ПДБе |
| Бактериальная РНКаза P класса B | |
|---|---|
 Прогнозируемая вторичная структура и консервативность последовательности RNaseP_bact_b | |
| Идентификаторы | |
| Символ | РНКазаP_bact_b |
| Рфам | RF00011 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Джин ; рибозим |
| Домен(ы) | Бактерии |
| ИДТИ | GO:0008033 GO:0004526 GO:0030680 |
| ТАК | ТАК: 0000386 |
| PDB Структуры | ПДБе |
| Архейная РНКаза P | |
|---|---|
 Предсказанная вторичная структура и консервативность последовательности архейной РНКазы P | |
| Идентификаторы | |
| Символ | РНКасеP_arch |
| Рфам | RF00373 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Джин ; рибозим |
| Домен(ы) | Архея |
| ИДТИ | GO:0008033 GO:0004526 GO:0030680 |
| ТАК | ТАК: 0000386 |
| PDB Структуры | ПДБе |
| Архейная РНКаза P класса T | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | РНКазаП-Т |
| Рфам | RF02357 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Джин ; рибозим |
| Домен(ы) | Архея |
| ИДТИ | GO:0008033 GO:0004526 GO:0030680 |
| ТАК | ТАК: 0000386 |
| PDB Структуры | ПДБе |
Рибонуклеаза P ( EC 3.1.26.5 , РНКаза P ) представляет собой тип рибонуклеазы , расщепляющей РНК . РНКаза P уникальна среди других РНКаз тем, что она представляет собой рибозим – рибонуклеиновую кислоту, которая действует как катализатор так же, как фермент на основе белка . Его функция заключается в отщеплении дополнительной последовательности или предшественника РНК на молекулах тРНК . [ 1 ] Кроме того, РНКаза P является одним из двух известных в природе рибозимов с множественным оборотом (второй — рибосома ), открытие которых принесло Сидни Альтману и Томасу Чеху Нобелевскую премию по химии в 1989 году: в 1970-х годах Альтман обнаружил существование предшественника тРНК с фланкирующими последовательностями и первым охарактеризовал РНКазу P и ее активность в процессинге 5'-лидерной последовательности тРНК-предшественника. Недавние открытия также показывают, что РНКаза P имеет новую функцию. [ 2 ] Было показано, что ядерная РНКаза P человека необходима для нормальной и эффективной транскрипции различных малых некодирующих РНК , таких как тРНК, 5S рРНК , SRP РНК и мяРНК U6 . гены [ 3 ] которые транскрибируются РНК-полимеразой III , одной из трех основных ядерных РНК-полимераз в клетках человека.
В бактериях
[ редактировать ]Бактериальная РНКаза P состоит из двух компонентов: цепи РНК, называемой РНК M1, и полипептидной цепи или белка, называемого белком C5. [ 4 ] [ 5 ] In vivo оба компонента необходимы для правильного функционирования рибозима, но in vitro РНК M1 может действовать сама по себе в качестве катализатора. [ 1 ] Основная роль белка C5 заключается в повышении аффинности связывания субстрата и каталитической скорости фермента РНК M1, вероятно, за счет увеличения сродства к ионам металлов в активном центре. Недавно была расшифрована кристаллическая структура бактериального холофермента РНКазы P с тРНК, что показало, как большие, коаксиально уложенные спиральные домены РНК РНКазы P участвуют в избирательном по форме распознавании мишени пре-тРНК. Эта кристаллическая структура подтверждает более ранние модели распознавания и катализа субстратов, определяет расположение активного сайта и показывает, как белковый компонент увеличивает функциональность РНКазы P. [ 6 ] [ 7 ]
Бактериальная РНКаза P класса A и B
[ редактировать ]Рибонуклеаза P (РНКаза P) представляет собой повсеместно распространенную эндорибонуклеазу, обнаруженную в архее, бактериях и эукариях, а также в хлоропластах и митохондриях. Его наиболее характерной активностью является образование зрелых 5'-концов тРНК путем расщепления 5'-лидерных элементов тРНК-предшественников. Клеточные РНКазы P представляют собой рибонуклеопротеины (РНП). РНК бактериальной РНКазы Ps сохраняет свою каталитическую активность в отсутствие белковой субъединицы, т. е. представляет собой рибозим. Не было показано, что изолированная эукариотическая и архейная РНКаза P РНК сохраняет свою каталитическую функцию, но по-прежнему важна для каталитической активности голофермента. Хотя архейные и эукариотические холоферменты содержат гораздо больше белка, чем эубактериальные, ядра РНК всех трех линий гомологичны — спирали, соответствующие P1, P2, P3, P4 и P10/11, являются общими для всех клеточных РНКаз P. РНК. Тем не менее, существуют значительные вариации последовательностей, особенно среди эукариотических РНК.
В Архее
[ редактировать ]У архей РНКазы P рибонуклеопротеиды состоят из 4–5 белковых субъединиц, связанных с РНК. Как показали эксперименты по восстановлению in vitro, эти белковые субъединицы индивидуально необходимы для процессинга тРНК, который по существу опосредован компонентом РНК. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Структуры белковых субъединиц архейной РНКазы P были решены с помощью рентгеновской кристаллографии и ЯМР , что выявило новые белковые домены и основные функции сворачивания.
С помощью сравнительной геномики и усовершенствованных вычислительных методов радикально минимизированная форма РНКазы P, получившая название «Тип Т», была обнаружена во всех полных геномах филогенетического семейства кренархей Thermoproteaceae, включая виды родов Pyrobaculum, Caldivirga и Vulcanisaeta. [ 11 ] Все они сохраняют обычный каталитический домен, но лишены узнаваемого домена специфичности. Активность процессинга 5'-тРНК только РНК была подтверждена экспериментально. РНК Pyrobaculum и Caldivirga RNAase P представляют собой наименьшие встречающиеся в природе формы, которые, как было обнаружено, функционируют как транс-действующие рибозимы. [ 11 ] Потеря домена специфичности в этих РНК предполагает возможное изменение специфичности субстрата.
Недавно утверждалось, что архебактерия Nanoarchaeum equitans не обладает РНКазой P. Компьютерные и экспериментальные исследования не смогли найти доказательств ее существования. В этом организме промотор тРНК расположен близко к гену тРНК, и считается, что транскрипция начинается с первого основания тРНК, что устраняет необходимость в РНКазе P. [ 12 ]
У эукариотов
[ редактировать ]У эукариотов , таких как человек и дрожжи , [ 13 ] большая часть РНКазы P состоит из цепи РНК, структурно аналогичной той, которая обнаружена у бактерий. [ 14 ] а также девять-десять связанных белков (в отличие от единственного бактериального белка РНКазы P, C5). [ 2 ] [ 15 ] Пять из этих белковых субъединиц гомологичны архейным аналогам. Эти белковые субъединицы РНКазы P являются общими с РНКазой MRP . [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] каталитический рибонуклеопротеин, участвующий в процессинге рибосомальной РНК в ядрышке . [ 18 ] Лишь недавно было показано, что РНКаза P эукариот является рибозимом. [ 19 ] Соответственно, многочисленные белковые субъединицы эукариальной РНКазы P сами по себе вносят незначительный вклад в процессинг тРНК. [ 20 ] в то время как они, по-видимому, необходимы для функции РНКазы P и РНКазы MRP в других биологических параметрах, таких как транскрипция генов и клеточный цикл . [ 3 ] [ 21 ] Несмотря на бактериальное происхождение митохондрий и хлоропластов, пластиды высших животных и растений, по-видимому, не содержат РНКазы P на основе РНК. Было показано, что митохондриальная РНКаза P человека представляет собой белок и не содержит РНК . [ 22 ] шпината функционирует без субъединицы РНК. хлоропластов Также было показано, что РНКаза P [ 23 ]
| Субъединица | Функция/взаимодействие (при процессинге тРНК) |
|---|---|
| РПП14 | связывание РНК |
| РПП20 | АТФаза, хелиза/Hsp27, SMN, Rpp25 |
| РПП21 | Связывание РНК, активностьg/Rpp29 |
| РПП25 | Связывание РНК/Rpp20 |
| РПП29 | Связывание тРНК, активность/Rpp21 |
| РПП30 | Связывание РНК, активность/Pop5 |
| РПП38 | Связывание РНК, активность |
| РПП40 | |
| hPop1 | |
| hPop5 | Связывание РНК, активность/Rpp30 |
| H1 РНК | Деятельность/Рпп21, Рпп29, Рпп30, Рпп38 |
Терапия с использованием РНКазы P
[ редактировать ]РНКаза P в настоящее время изучается как потенциальная терапия таких заболеваний, как вирус простого герпеса , [ 24 ] цитомегаловирус , [ 24 ] [ 25 ] грипп и другие респираторные инфекции, [ 26 ] ВИЧ-1 [ 27 ] и рак, вызванный слитым геном BCR-ABL . [ 24 ] [ 28 ] Внешние направляющие последовательности (EGS) образуются комплементарно вирусной или онкогенной мРНК и структурам, имитирующим Т-петлю и акцепторный стебель тРНК . [ 26 ] Эти структуры позволяют РНКазе P распознавать EGS и расщеплять целевую мРНК. EGS-терапия показала свою эффективность в культуре и на живых мышах. [ 29 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Герье-Такада К., Гардинер К., Марш Т., Пейс Н., Альтман С. (декабрь 1983 г.). «Фрагмент РНК рибонуклеазы P является каталитической субъединицей фермента». Клетка . 35 (3, часть 2): 849–57. дои : 10.1016/0092-8674(83)90117-4 . ПМИД 6197186 . S2CID 39111511 .
- ^ Jump up to: а б с Джаррус Н., Райнер Р. (2007). «Человеческая РНКаза P: фермент, обрабатывающий тРНК, и фактор транскрипции» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (11): 3519–24. дои : 10.1093/нар/gkm071 . ЧВК 1920233 . ПМИД 17483522 .
- ^ Jump up to: а б Райнер Р., Бен-Асули Ю., Криловецкий И., Джаррус Н. (июнь 2006 г.). «Роль каталитического рибонуклеопротеина РНКазы P в транскрипции РНК-полимеразы III» . Гены и развитие . 20 (12): 1621–35. дои : 10.1101/gad.386706 . ПМЦ 1482482 . ПМИД 16778078 .
- ^ Эванс Д., Маркес С.М., Пейс Н.Р. (июнь 2006 г.). «РНКаза P: интерфейс мира РНК и белков». Тенденции биохимических наук . 31 (6): 333–41. дои : 10.1016/j.tibs.2006.04.007 . ПМИД 16679018 .
- ^ Цай Х.И., Маскида Б., Бисвас Р., Вестхоф Э., Гопалан В. (январь 2003 г.). «Молекулярное моделирование трехмерной структуры бактериального холофермента РНКазы» (PDF) . Журнал молекулярной биологии . 325 (4): 661–75. дои : 10.1016/S0022-2836(02)01267-6 . ПМИД 12507471 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2008 г. Проверено 24 сентября 2019 г.
- ^ Рейтер Н.Дж., Остерман А., Торрес-Лариос А., Свингер К.К., Пан Т., Мондрагон А. (декабрь 2010 г.). «Структура бактериальной рибонуклеазы Р-холофермента в комплексе с тРНК» . Природа . 468 (7325): 784–9. Бибкод : 2010Natur.468..784R . дои : 10.1038/nature09516 . ПМК 3058908 . ПМИД 21076397 .
- ^ Маскида Б, Вестхоф Е (сентябрь 2011 г.). «РНКаза P: наконец-то ключ нашел свой замок» . РНК . 17 (9): 1615–8. дои : 10.1261/rna.2841511 . ПМК 3162327 . ПМИД 21803972 .
- ^ Холл Т.А., Браун Дж.В. (март 2002 г.). «Архейная РНКаза P имеет несколько белковых субъединиц, гомологичных эукариотическим белкам ядерной РНКазы P» . РНК . 8 (3): 296–306. дои : 10.1017/S1355838202028492 . ПМК 1370252 . ПМИД 12003490 .
- ^ Фукухара Х., Кифуса М., Ватанабэ М., Терада А., Хонда Т., Нумата Т. и др. (май 2006 г.). «Пятая субъединица белка Ph1496p повышает оптимальную температуру для активности рибонуклеазы P Pyrococcus horikoshii OT3». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 343 (3): 956–64. дои : 10.1016/j.bbrc.2006.02.192 . ПМИД 16574071 .
- ^ Цай Х.Ю., Пулуккунат Д.К., Возник В.К., Гопалан В. (октябрь 2006 г.). «Функциональное восстановление и характеристика РНКазы P Pyrococcus Furiosus» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (44): 16147–52. Бибкод : 2006PNAS..10316147T . дои : 10.1073/pnas.0608000103 . ПМЦ 1637551 . ПМИД 17053064 .
- ^ Jump up to: а б Лай Л.Б., Чан П.П., Козен А.Е., Берник Д.Л., Браун Дж.В., Гопалан В., Лоу Т.М. (декабрь 2010 г.). «Открытие минимальной формы РНКазы P в Pyrobaculum» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (52): 22493–8. Бибкод : 2010PNAS..10722493L . дои : 10.1073/pnas.1013969107 . ПМК 3012483 . ПМИД 21135215 .
- ^ Рандау Л., Шредер И., Зёлль Д. (май 2008 г.). «Жизнь без РНКазы Р». Природа . 453 (7191): 120–3. Бибкод : 2008Natur.453..120R . дои : 10.1038/nature06833 . ПМИД 18451863 . S2CID 3103527 .
- ↑ Рэндалл Манро перефразировал это как «Знаете, эукариоты, такие как закваска или Конан О'Брайен». ( Манро, Рэндалл (30 сентября 2022 г.). «16:25» . Твиттер . Проверено 1 октября 2022 г. )
- ^ Маркес С.М., Чен Дж.Л., Эванс Д., Пейс Н.Р. (ноябрь 2006 г.). «Структура и функция РНК эукариотической рибонуклеазы P» . Молекулярная клетка . 24 (3): 445–56. doi : 10.1016/j.molcel.2006.09.011 . ПМК 1716732 . ПМИД 17081993 .
- ^ Jump up to: а б Чемберлен-младший, Ли Ю., Лейн В.С., Энгельке Д.Р. (июнь 1998 г.). «Очистка и характеристика комплекса ядерной РНКазы-Фолофермента выявили обширное перекрытие субъединиц с РНКазой MRP» . Гены и развитие . 12 (11): 1678–90. дои : 10.1101/gad.12.11.1678 . ПМК 316871 . ПМИД 9620854 .
- ^ Салинас К., Вежбицкий С., Чжоу Л., Шмитт М.Э. (март 2005 г.). «Охарактеризация и очистка РНКазы Saccharomyces cerevisiae MRP выявили новый уникальный белковый компонент» . Журнал биологической химии . 280 (12): 11352–60. дои : 10.1074/jbc.M409568200 . ПМИД 15637077 .
- ^ Велтинг Т.Дж., Киккерт Б.Дж., ван Венрой В.Дж., Пруейн Г.Дж. (июль 2006 г.). «Дифференциальная ассоциация белковых субъединиц с комплексами РНКазы MRP и РНКазы P человека» . РНК . 12 (7): 1373–82. дои : 10.1261/rna.2293906 . ПМЦ 1484433 . ПМИД 16723659 .
- ^ Клейтон Д.А. (март 2001 г.). «Большое достижение для маленькой РНК» . Природа . 410 (6824): 29–31. дои : 10.1038/35065191 . ПМИД 11242026 .
- ^ Киковска Э., Свард С.Г., Кирсебом Л.А. (февраль 2007 г.). «Эукариотическая РНКаза P опосредует расщепление РНК в отсутствие белка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (7): 2062–7. дои : 10.1073/pnas.0607326104 . ПМК 1892975 . ПМИД 17284611 .
- ^ Виллкомм Д.К., Хартманн Р.К. (июнь 2007 г.). «Важная часть мозаики РНКазы P раскрыта». Тенденции биохимических наук . 32 (6): 247–50. дои : 10.1016/j.tibs.2007.04.005 . ПМИД 17485211 .
- ^ Гилл Т., Кай Т., Олдс Дж., Вежбицки С., Шмитт М.Е. (февраль 2004 г.). «РНКаза MRP расщепляет мРНК CLB2, способствуя прогрессированию клеточного цикла: новый метод деградации мРНК» . Молекулярная и клеточная биология . 24 (3): 945–53. дои : 10.1128/MCB.24.3.945-953.2004 . ПМК 321458 . ПМИД 14729943 .
- ^ Хольцманн Дж., Франк П., Леффлер Э., Беннетт К.Л., Гернер С., Россманит В. (октябрь 2008 г.). «РНКаза P без РНК: идентификация и функциональное восстановление фермента, обрабатывающего митохондриальную тРНК человека» . Клетка . 135 (3): 462–74. дои : 10.1016/j.cell.2008.09.013 . ПМИД 18984158 . S2CID 476465 .
- ^ Томас BC, Ли X, Гегенхаймер П. (апрель 2000 г.). «Хлоропластная рибонуклеаза P не использует механизм расщепления пре-тРНК рибозимного типа» . РНК . 6 (4): 545–53. дои : 10.1017/S1355838200991465 . ПМК 1369935 . PMID 10786845 .
- ^ Jump up to: а б с Транг П., Ким К., Лю Ф. (июнь 2004 г.). «Разработка рибозимов РНКазы P для генной и противовирусной терапии» . Клеточная микробиология . 6 (6): 499–508. дои : 10.1111/j.1462-5822.2004.00398.x . ПМИД 15104592 . S2CID 19365318 .
- ^ Транг П., Килани А., Ли Дж., Сюй А., Лиу К., Ким Дж. и др. (август 2002 г.). «Рибозимы РНКазы P для изучения и лечения цитомегаловирусных инфекций человека». Журнал клинической вирусологии . 25 (Приложение 2): С63-74. дои : 10.1016/s1386-6532(02)00097-5 . ПМИД 12361758 .
- ^ Jump up to: а б Дрейфус Д.Х., Томпкинс С.М., Фулейхан Р., Года Л.Ю. (декабрь 2007 г.). «Замалчивание генов в терапии гриппа и других респираторных заболеваний: нацеливание на РНКазу P с помощью внешних направляющих последовательностей (EGS)» . Биологические препараты: мишени и терапия . 1 (4): 425–32. ПМК 2721295 . ПМИД 19707312 .
- ^ Цзэн В., Чен Ю.К., Бай Ю., Транг П., Ву Г.П., Лу С. и др. (26 декабря 2012 г.). «Эффективное ингибирование репликации вируса иммунодефицита человека 1 с помощью сконструированного рибозима РНКазы-при» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е51855. Бибкод : 2012PLoSO...751855Z . дои : 10.1371/journal.pone.0051855 . ПМЦ 3530568 . ПМИД 23300569 .
- ^ Кобаледа К., Санчес-Гарсия I (февраль 2000 г.). «Ингибирование in vivo сайт-специфической каталитической субъединицей РНК РНКазы P, разработанной против онкогенных продуктов BCR-ABL: новый подход к лечению рака». Кровь . 95 (3): 731–7. дои : 10.1182/blood.V95.3.731.003k28_731_737 . PMID 10648380 .
- ^ Сойер А.Дж., Весоловски Д., Гандотра Н., Стоядинович А., Изаджоо М., Альтман С., Кириакидес Т.Р. (сентябрь 2013 г.). «Конъюгат пептид-морфолиноолигомер, нацеленный на мРНК Staphylococcus aureus gyrA, улучшает заживление на модели кожной раны инфицированной мыши» . Международный фармацевтический журнал . 453 (2): 651–5. doi : 10.1016/j.ijpharm.2013.05.041 . ПМЦ 3756894 . ПМИД 23727592 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Фрэнк Д.Н., Пейс Н.Р. (1998). «Рибонуклеаза P: единство и разнообразие рибозима, процессирующего тРНК» . Ежегодный обзор биохимии . 67 : 153–80. doi : 10.1146/annurev.biochem.67.1.153 . ПМИД 9759486 .
- Браун Дж.В. (январь 1999 г.). «База данных рибонуклеазы P» . Исследования нуклеиновых кислот . 27 (1): 314. doi : 10.1093/nar/27.1.314 . ПМК 148169 . ПМИД 9847214 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Нобелевская лекция Сиднея Альтмана , Нобелевская премия по химии 1989 г.
- База данных РНКазы P, заархивированная 14 мая 2008 г. на Wayback Machine на ncsu.edu.
- Страница ядерной РНКазы P в Rfam
- Страница архейной РНКазы P в Rfam
- Страница бактериальной РНКазы P класса A в Rfam
- Страница бактериальной РНКазы P класса B в Rfam
- РНКаза + P в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- ЕС 3.1.26.5
