Пистолетный рибозим

представляет Рибозим-пистолет собой структуру РНК, которая катализирует собственное расщепление в определенном сайте. Другими словами, это саморасщепляющийся рибозим . Рибозим-пистолет был обнаружен посредством сравнительного геномного анализа. ^{[ 1 ]} Последующий биохимический анализ определил дальнейшие биохимические характеристики рибозима. ^{[ 2 ]} с атомным разрешением. Это понимание было еще более продвинуто благодаря кристаллической структуре рибозима-пистолета ^{[ 3 ]}

Открытие

Рибозим-пистолет был открыт с помощью стратегии биоинформатики как РНК, связанная с генами, связанными с рибозимами Twister и Hammerhead, или RAGATH .

Физические свойства

Для достижения консенсуса относительно физических свойств рибозима пистолета был проведен сравнительный анализ 501 уникального образца рибозима пистолета из классов генов, связанных с рибозимами, и последовательностей бактериальной ДНК.

Последовательности

Среди многих пистолетных рибозимов обнаружено 10 высококонсервативных нуклеотидов: G5, A19, A20, A21, A31, A32, A33, G40, C41 и G42. Мутация любого из этих нуклеотидов нарушает его вторичную структуру, что также нарушает его каталитическую способность. Было также установлено, что разрезаемая связь находится между G53-U54, расположенным в месте соединения, соединяющего P2 и P3. Хотя идентичность этих двух нуклеотидов может варьироваться, длина соединения остается высококонсервативной. ^{[ 2 ]}

Вторичная структура

Вторичная структура рибозима пистолета оказалась высококонсервативной. Существует три стебля с парными основаниями Уотсона-Крика: P1, P2 и P3, которые соединены петлями. Между петлей P1 и соединением, соединяющим P2 и P3, существует псевдоузловое взаимодействие. ^{[ 2 ]}

Каталитическая активность

Механизм

Механизм пистолетного рибозима был установлен путем идентификации продуктов реакции саморасщепления. С помощью масс-спектрометрии было обнаружено, что продукты содержат 5'-гидроксильные и 2',3'-циклические фосфатные функциональные группы. Был сделан вывод, что механизм реакции включает нуклеофильную атаку 2'-OH G53 на фосфатную связь, соединяющую G53-U54. В этом процессе участвует тригонально-бипирамидальный пентакоординированный фосфорный центр. N1 на G40 действует как общее основание, активируя нуклеофил 2'-OH на G53. G32 действует как обычная кислота, нейтрализуя развивающийся отрицательный заряд промежуточного продукта. ^{[ 2 ]}

Кинетика

При физиологическом pH и концентрации ионов магния константа скорости реакции саморасщепления рибозима пистолета составила > 10 мин. ⁻¹. В оптимальных условиях (pH = 7,0–9,0 и концентрация магния выше 50 мМ) константа скорости составила > 100 мин. ⁻¹. По мере увеличения концентрации магния скорость реакции увеличивается, но начинает выходить на плато около 50 мМ. ^{[ 2 ]}

Специфичность ионов металлов

Реакции саморасщепления наблюдались в присутствии 0,1 мМ ионов различных одновалентных и двухвалентных металлов, таких как магний, марганец, кальций, кобальт, никель, кадмий, барий, натрий и литий. Это означает, что рибозим пистолета не обладает специфичностью в отношении иона металла, необходимого для катализа. ^{[ 2 ]}

Ссылки

^ Вайнберг З., Ким П.Б., Чен Т.Х., Ли С., Харрис К.А., Люнсе CE, Брейкер Р.Р. (2015). «Новые классы саморасщепляющихся рибозимов, выявленные методом сравнительного геномного анализа» . Нат. хим. Биол . 11 (8): 606–10. дои : 10.1038/nchembio.1846 . ПМК 4509812 . ПМИД 26167874 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Харрис К.А., Люнсе CE, Ли С., Брюэр К.И., Брейкер Р.Р. (2015). «Биохимический анализ пистолетных саморасщепляющихся рибозимов» . РНК . 21 (11): 1852–8. дои : 10.1261/rna.052514.115 . ПМЦ 4604425 . ПМИД 26385507 .
^ Рен А., Вушурович Н., Гебетсбергер Дж., Гао П., Юэн М., Кройц С., Микура Р., Патель DJ (2016). «Пистолетный рибозим принимает складку псевдоузла, облегчающую сайт-специфическое линейное расщепление» . Нат. хим. Биол . 12 (9): 702–8. дои : 10.1038/nchembio.2125 . ПМЦ 4990474 . ПМИД 27398999 .

[WeinbergKim2015-1] Вайнберг З., Ким П.Б., Чен Т.Х., Ли С., Харрис К.А., Люнсе CE, Брейкер Р.Р. (2015). «Новые классы саморасщепляющихся рибозимов, выявленные методом сравнительного геномного анализа» . Нат. хим. Биол . 11 (8): 606–10. дои : 10.1038/nchembio.1846 . ПМК 4509812 . ПМИД 26167874 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Харрис К.А., Люнсе CE, Ли С., Брюэр К.И., Брейкер Р.Р. (2015). «Биохимический анализ пистолетных саморасщепляющихся рибозимов» . РНК . 21 (11): 1852–8. дои : 10.1261/rna.052514.115 . ПМЦ 4604425 . ПМИД 26385507 .

[3] Рен А., Вушурович Н., Гебетсбергер Дж., Гао П., Юэн М., Кройц С., Микура Р., Патель DJ (2016). «Пистолетный рибозим принимает складку псевдоузла, облегчающую сайт-специфическое линейное расщепление» . Нат. хим. Биол . 12 (9): 702–8. дои : 10.1038/nchembio.2125 . ПМЦ 4990474 . ПМИД 27398999 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]