ФМН рибопереключатель
| Рибопереключатель FMN (элемент RFN) | |
|---|---|
 Предсказанная вторичная структура и сохранение последовательности FMN | |
| Идентификаторы | |
| Символ | ФМН |
| Альт. Символы | Западная Германия |
| Рфам | RF00050 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Цис-рег ; рибопереключатель |
| Домен(ы) | Бактерии |
| ИДТИ | GO:0010181 |
| ТАК | ТАК: 0000035 |
| PDB Структуры | ПДБе |
Рибопереключатель FMN (также известный как элемент RFN ) представляет собой высококонсервативный элемент РНК , который встречается в природе и часто встречается в 5'-нетранслируемых областях прокариотических мРНК , которые кодируют биосинтез флавинмононуклеотида (FMN) и транспортные белки. [ 1 ] [ 2 ] Этот элемент представляет собой метаболит-зависимый рибопереключатель , который напрямую связывает FMN в отсутствие белков, что дает ему возможность регулировать экспрессию РНК , реагируя на изменения концентрации FMN . [ 3 ] у Bacillus subtilis Предыдущие исследования показали, что эта бактерия использует по крайней мере два рибопереключателя FMN, один из которых контролирует инициацию трансляции , а другой — преждевременное завершение транскрипции . [ 4 ] Что касается второго рибопереключателя у Bacilius subtilis , преждевременное прекращение транскрипции происходит в 5'-нетранслируемой области оперона richDEAHT, что препятствует доступу к сайту связывания рибосомы мРНК ypaA. [ 3 ] [ 5 ] Рибопереключатели FMN также содержат различные магния и калия ионы , рассеянные по структуре нуклеотидов, некоторые из которых участвуют в связывании FMN . [ 6 ]
На бактерии Fusobacterium nucleatum изучено FMN связывание . Рибопереключатель FMN способен избирательно связывать молекулу FMN благодаря нескольким различным остаткам нуклеиновой кислоты, а также некоторым ионам магния, присутствующим в общей структуре рибопереключателя. система FMN Плоская изоаллоксазиновая кольцевая интеркалирует между остатками A48 и A85 на рибопереключателе, тем самым обеспечивая непрерывное выравнивание стопки. Кроме того, урацил-подобный край кольцевой системы образует специфические водородные связи типа Уотсона-Крика с высококонсервативным остатком А99 на рибопереключателе. [ 6 ] Дополнительная структурная часть FMN , рибитильная группа, использует один из своих четырех атомов кислорода для образования водородных связей , тогда как фосфатные кислороды образуют дополнительные водородные связи с краями Уотсона-Крика нескольких консервативных гуанинов . [ 7 ] Взаимодействие между фосфатом FMN и РНК также осуществляется ионом магния , который непосредственно координирует фосфатный кислород FMN и остаток G33 и образует несколько водоопосредованных контактов с соседними нуклеотидами. [ 6 ]
Функция рибопереключателя FMN
[ редактировать ]Функция рибопереключателя FMN двоякая; во-первых, рибопереключатели содержат аптамерный компонент, который позволяет этой молекуле РНК связываться с ее молекулой-мишенью, FMN , что приводит к серии конформационных изменений . Эти конформационные изменения происходят между связанным и несвязанным состояниями и зависят от присутствия или отсутствия FMN . Предыдущие исследования показали, что этот рибопереключатель действует путем формирования внутреннего ствола терминатора, когда FMN присутствует в достаточных количествах, но сворачивается в альтернативную структуру, когда FMN отсутствует. [ 4 ] Дополнительные исследования, проведенные на этом рибопереключателе, также позволяют предположить, что эти конформационные изменения в структуре рибопереключателя FMN локализованы в определенных нуклеотидных участках, которые образуют связывающий карман этой молекулы. [ 8 ] Эти данные согласуются с событиями связывания, наблюдаемыми в других рибопереключателях и молекулах РНК. [ 8 ] Вторая функция рибопереключателя FMN — это платформа экспрессии, которая либо ингибирует, либо активирует экспрессию генов, связанных с FMN .
Роль FMN-рибопереключателя в заболеваниях
[ редактировать ]Хотя рибопереключатели отсутствуют в эукариотических клетках млекопитающих , они присутствуют в прокариотических клетках , что делает их возможными мишенями для разработки антибиотиков. Особый интерес представляют рибопереключатели FMN, присутствующие в Fusobacterium nucleatum , поскольку эта бактерия играет роль в заболеваниях пародонта и других инфекциях человека и считается одной из наиболее патогенных бактерий этого рода. [ 6 ] Присущая FMN-связывающему карману пластичность и наличие больших отверстий делают рибопереключатель FMN привлекательной мишенью для структурного проектирования аналоговых антимикробных соединений FMN. [ 6 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Витрещак А.Г., Родионов Д.А., Миронов А.А., Гельфанд М.С. (2002). «Регуляция биосинтеза рибофлавина и транспортных генов у бактерий путем ослабления транскрипции и трансляции» . Нуклеиновые кислоты Рез . 30 (14): 3141–3151. дои : 10.1093/нар/gkf433 . ПМК 135753 . ПМИД 12136096 .
- ^ Гельфанд М.С., Миронов А.А., Йомантас Ю., Козлов Ю.И., Перумов Д.А. (1999). «Консервативный структурный элемент РНК, участвующий в регуляции генов синтеза бактериального рибофлавина». Тенденции Жене 15 (11): 439–442. дои : 10.1016/S0168-9525(99) 01856-9 ПМИД 10529804 .
- ^ Перейти обратно: а б Миронов А.С.; Гусаров И; Рафиков Р; Лопес Л.Е.; Шаталин К; Кренева Р.А.; Перумов Д.А.; Лапша Э (2002). «Ощущение малых молекул с помощью зарождающейся РНК: механизм контроля транскрипции у бактерий» . Ячейка 111 (5): 747–756. дои : 10.1016/S0092-8674(02) 01134-0 ПМИД 12464185 . S2CID 16183979 .
- ^ Перейти обратно: а б Викайзер, Дж. Кеннет; Винклер, Уэйд К.; Брейкер, Рональд Р.; Кротерс, Дональд М. (1 апреля 2005 г.). «Скорость транскрипции РНК и кинетика связывания метаболитов управляют рибопереключателем FMN» . Молекулярная клетка . 18 (1): 49–60. doi : 10.1016/j.molcel.2005.02.032 . ISSN 1097-2765 . ПМИД 15808508 .
- ^ Винклер, WC; Коэн-Чаламиш С; Брейкер Р.Р. (2002). «Структура мРНК, которая контролирует экспрессию генов путем связывания FMN» . Proc Natl Acad Sci США . 99 (25): 15908–15913. Бибкод : 2002PNAS...9915908W . дои : 10.1073/pnas.212628899 . ПМК 138538 . ПМИД 12456892 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Серганов, Александр (25 января 2009 г.). «Медицинская библиотека НИЗ» . Природа . 458 (7235): 233–237. Бибкод : 2009Natur.458..233S . дои : 10.1038/nature07642 . ПМЦ 3726715 . ПМИД 19169240 .
- ^ Перейти обратно: а б Серганов А, Хуанг Л, Патель DJ (2009). «Распознавание коферментов и регуляция генов с помощью флавинмононуклеотидного рибопереключателя» . Природа . 458 (7235): 233–237. Бибкод : 2009Natur.458..233S . дои : 10.1038/nature07642 . ПМЦ 3726715 . ПМИД 19169240 .
- ^ Перейти обратно: а б Педролли, Даниэль (22 октября 2015 г.). «Национальная медицинская библиотека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (45): 14054–14059. дои : 10.1073/pnas.1515024112 . ПМЦ 4653141 . ПМИД 26494285 .