Лигаза рибозим

Кристаллическая структура L1-лигазы-рибозима 2,6 Å.

Рибозим РНК- лигазы был первым из нескольких типов синтетических рибозимов, полученных in vitro методами эволюции и селекции . Они представляют собой важный класс рибозимов , поскольку катализируют сборку фрагментов РНК в фосфодиэфирные РНК-полимеры - реакцию, необходимую для всех существующих полимераз нуклеиновых кислот и которая считается необходимой для любой самореплицирующейся молекулы. Идеи о том, что в происхождении жизни могли участвовать первые самовоспроизводящиеся молекулы, являющиеся рибозимами, называются гипотезами мира РНК . Лигазные рибозимы, возможно, были частью такого добиотического мира РНК.

Чтобы скопировать РНК, фрагменты или мономеры (отдельные строительные блоки), содержащие 5'-трифосфаты, должны быть сшиты вместе. Это верно для современных (белковых) полимераз , а также является наиболее вероятным механизмом, с помощью которого может функционировать самореплицация рибозимов в мире РНК. Однако никто не нашел природный рибозим, способный осуществлять такую реакцию.

Эволюция и отбор in vitro

Эволюция РНК in vitro или SELEX обеспечивает искусственную эволюцию и отбор молекул РНК , которые обладают желаемым свойством, таким как аффинность связывания с конкретным лигандом или активностью, такой как активность фермента или катализатора . Первый такой отбор включал выделение различных аптамеров , которые связываются с небольшими молекулами. Первыми каталитическими РНК, полученными в результате эволюции in vitro, были РНК- лигазы , каталитические РНК, которые соединяют два фрагмента РНК с образованием одного аддукта . Наиболее активной лигазой, известной на сегодняшний день, является лигаза класса I, выделенная из случайной последовательности (работа Дэвида Бартеля в лаборатории Шостака ). Другие примеры РНК-лигаз включают лигазу L1 (Робертсон и Эллингтон), лигазу R3C (Джойс), лигазу DSL (Иноуэ). Все эти лигазы катализируют образование 3’–5’-фосфодиэфирной связи между двумя фрагментами РНК.

Лигаза L1

Майкл Робертсон и Эндрю Эллингтон разработали лигазный рибозим, который выполняет желаемую реакцию сборки 5'-3' РНК , и назвали его лигазой L1. ^{[ 1 ]} Чтобы лучше понять детали того, как этот рибозим сворачивается в структуру, которая позволяет ему катализировать эту фундаментальную реакцию, рентгеновская кристаллическая структура . была решена ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Структура состоит из трех спиральных стержней, называемых стержнями A, B и C, которые соединяются в месте соединения трех спиралей.

Ссылки

^ Робертсон, член парламента, Хессельберт-младший, Эллингтон, AD (апрель 2001 г.). «Оптимизация и оптимальность короткой рибозимной лигазы, которая соединяет пары оснований, не относящиеся к Уотсону-Крику» . РНК . 7 (4): 513–523. дои : 10.1017/S1355838201002199 . ПМК 1370105 . ПМИД 11345430 .
^ Робертсон, член парламента, Скотт В.Г. (март 2007 г.). «Структурные основы сборки РНК, катализируемой рибозимами» . Наука . 315 (5818): 1549–1553. Бибкод : 2007Sci...315.1549R . дои : 10.1126/science.1136231 . ПМИД 17363667 . S2CID 11530091 .
^ Джойс Г.Ф. (март 2007 г.). «Структурная биология. Взгляд на первый фермент биологии». Наука . 315 (5818): 1507–1508. дои : 10.1126/science.1140736 . ПМИД 17363651 . S2CID 82057900 .

Дальнейшее чтение

Джамбасу GM, Ли Т.С., Соса CP, Робертсон MP, Скотт WG, Йорк DM (апрель 2010 г.). «Идентификация динамических шарнирных точек молекулярного переключателя лигазы L1» . РНК . 16 (4): 769–780. дои : 10.1261/rna.1897810 . ПМЦ 2844624 . ПМИД 20167653 .
Питт Дж.Н., Ферре-Д'Амаре, Арканзас (март 2009 г.). «Структурно-ориентированная инженерия региоселективности рибозимов РНК-лигазы» . Дж. Ам. хим. Соц . 131 (10): 3532–3540. дои : 10.1021/ja8067325 . ПМЦ 2678027 . ПМИД 19220054 .
Робертсон, член парламента, Кнудсен С.М., Эллингтон А.Д. (январь 2004 г.). «Отбор рибозимов in vitro, активность которых зависит от пептидов» . РНК . 10 (1): 114–127. дои : 10.1261/rna.5900204 . ПМК 1370523 . ПМИД 14681590 .
Член парламента Робертсона, Эллингтон AD (апрель 2000 г.). «Дизайн и оптимизация эффекторно-активируемых рибозимлигаз» . Нуклеиновые кислоты Рез . 28 (8): 1751–1759. дои : 10.1093/нар/28.8.1751 . ПМК 102822 . ПМИД 10734194 .

[pmid11345430-1] Робертсон, член парламента, Хессельберт-младший, Эллингтон, AD (апрель 2001 г.). «Оптимизация и оптимальность короткой рибозимной лигазы, которая соединяет пары оснований, не относящиеся к Уотсону-Крику» . РНК . 7 (4): 513–523. дои : 10.1017/S1355838201002199 . ПМК 1370105 . ПМИД 11345430 .

[pmid17363667-2] Робертсон, член парламента, Скотт В.Г. (март 2007 г.). «Структурные основы сборки РНК, катализируемой рибозимами» . Наука . 315 (5818): 1549–1553. Бибкод : 2007Sci...315.1549R . дои : 10.1126/science.1136231 . ПМИД 17363667 . S2CID 11530091 .

[pmid17363651-3] Джойс Г.Ф. (март 2007 г.). «Структурная биология. Взгляд на первый фермент биологии». Наука . 315 (5818): 1507–1508. дои : 10.1126/science.1140736 . ПМИД 17363651 . S2CID 82057900 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]