Рибонуклеаза бычьей поджелудочной железы
| Панкреатическая рибонуклеаза | |||
|---|---|---|---|
 Структура РНКазы А | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.1.27.5 | ||
| Номер CAS. | 9001-99-4 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота , также часто называемая рибонуклеазой поджелудочной железы крупного рогатого скота А или просто РНКазой А , представляет собой рибонуклеазу поджелудочной железы фермент , расщепляющую одноцепочечную РНК . Рибонуклеаза поджелудочной железы крупного рогатого скота является одной из классических модельных систем в науке о белках . [ 1 ] Две Нобелевские премии по химии были присуждены в знак признания работы над панкреатической рибонуклеазой крупного рогатого скота: в 1972 году премия была присуждена Кристиану Анфинсену за его работу по сворачиванию белка , а также Стэнфорду Муру и Уильяму Стайну за их работу по изучению взаимосвязи между структурой белка. и его химический механизм ; [ 2 ] в 1984 году премия была присуждена Роберту Брюсу Меррифилду за разработку химического синтеза белков. [ 3 ]
История
[ редактировать ]Рибонуклеаза бычьей поджелудочной железы стала распространенной модельной системой при изучении белков во многом потому, что она была чрезвычайно стабильной и могла быть очищена в больших количествах. В 1940-х годах компания Armor and Company очистила килограмм белка – очень большое количество, особенно по стандартам очистки белков того времени – и предложила заинтересованным ученым образцы по низкой цене. [ 4 ] Возможность иметь одну партию очищенного фермента сделала его преобладающей модельной системой для исследований белков. Его по-прежнему часто называют рибонуклеазой А или РНКазой А как наиболее выдающегося члена своего белкового семейства , известного также как панкреатическая рибонуклеаза , рибонуклеаза А или рибонуклеаза I.
Кристиана Анфинсена Исследования процесса окислительного сворачивания панкреатической рибонуклеазы крупного рогатого скота заложили основу для понимания взаимосвязи между аминокислотной последовательностью белка и свернутой трехмерной структурой и укрепили термодинамическую гипотезу сворачивания белка, согласно которой свернутая форма белок представляет собой минимум его свободной энергии . [ 4 ] [ 5 ]
РНКаза А была первым ферментом, для которого был предложен правильный каталитический механизм еще до того, как была известна ее структура. [ 6 ] РНКаза А была первым белком, продемонстрировавшим влияние ненативных изомеров пептидных связей, предшествующих остаткам пролина, при сворачивании белка. [ 7 ]
Рибонуклеаза бычьей поджелудочной железы также была модельным белком, используемым для разработки многих спектроскопических методов анализа структуры белка, включая спектроскопию поглощения , кругового дихроизма , комбинационного рассеяния света , электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Это был первый модельный белок для разработки химических методов исследования белков, таких как химическая модификация открытых боковых цепей, распознавание антигенов и ограниченный протеолиз неупорядоченных сегментов. Рибонуклеаза S, представляющая собой РНКазу А, обработанную протеазой субтилизином , была третьим белком, кристаллографическая структура которого была решена в 1967 году. [ 8 ]
Структура и свойства
[ редактировать ]
РНКаза А представляет собой относительно небольшой белок (124 остатка, ~13,7 кДа). Его можно охарактеризовать как двухслойный. белок с глубокой щелью для связывания РНК-субстрата. Первый слой состоит из трех альфа-спиралей (остатков 3–13, 24–34 и 50–60) N-концевой половины белка. Второй слой состоит из трех β-шпилек (остатков 61–74, 79–104 и 105–124 от С-концевой половины), расположенных в два β-листа . Шпильки 61–74 и 105–124 образуют четырехцепочечный антипараллельный β-лист, лежащий на спирали 3 (остатки 50–60). Самая длинная β-шпилька 79–104 соединяется с короткой β-цепью (остатки 42–45), образуя трехцепочечный антипараллельный β-лист , лежащий на спирали 2 (остатки 24–34).
РНКаза А в нативном состоянии имеет четыре дисульфидные связи: Cys26-Cys84, Cys58-110, Cys40-95 и Cys65-72. Первые два (26–84 и 58–110) необходимы для конформационного сворачивания; каждый из них соединяет альфа-спираль первого слоя с бета-листом второго слоя, образуя вблизи него небольшое гидрофобное ядро. Последние две дисульфидные связи (40–95 и 65–72) менее существенны для сворачивания; любой из них может быть восстановлен (но не оба), не затрагивая нативную структуру в физиологических условиях. Эти дисульфидные связи соединяют сегменты петли и относительно подвержены воздействию растворителя. Дисульфидная связь 65-72 имеет чрезвычайно высокую склонность к образованию, значительно большую, чем можно было бы ожидать, исходя из энтропии ее петли , как в пептиде, так и в полноразмерном белке. Это указывает на то, что β-шпилька 61-74 имеет высокую склонность к конформационному сворачиванию.
РНКаза А – основной белок (p I = 9,63); его многочисленные положительные заряды соответствуют его связыванию с РНК (полианиону ) . В более общем плане РНКаза А необычно полярна или, скорее, необычно лишена гидрофобных групп, особенно алифатических. Это может объяснить необходимость четырех дисульфидных связей для стабилизации его структуры. Низкое содержание гидрофобности может также служить для уменьшения физического отталкивания между сильно заряженными группами (собственной и группами ее субстрата РНК) и областями с низкой диэлектрической проницаемостью (неполярными остатками).
N-концевая α-спираль РНКазы А (остатки 3–13) соединена с остальной частью РНКазы А гибким линкером (остатки 16–23). Как показал Ф.М. Ричардс, этот линкер может расщепляться субтилизином между остатками 20 и 21, не вызывая диссоциации N-концевой спирали от остальной части РНКазы А. Комплекс пептид-белок называется «РНКаза S», пептид (остатки 1–20) называется «S-пептидом», а остаток (остатки 21–124) называется «S-пептидом». «S-белок». Константа диссоциации S-пептида для S-белка составляет примерно 30 пМ; это прочное связывание можно использовать для очистки белка путем присоединения S-пептида к интересующему белку и пропускания смеси через аффинную колонку со связанным S-белком. [Меньший C-пептид (остатки 1-13) также работает.] Модельная система РНКазы S также использовалась для изучения сворачивания белка путем связывания сворачивания и ассоциации. S-пептид был первым пептидом нативного белка, который, как было показано, изолированно имел (мерцающую) вторичную структуру (Кли и Браун в 1967 году).
РНКаза А расщепляет специфически пиримидиновые нуклеотиды. [ 9 ] Расщепление происходит в два этапа: сначала расщепляется 3',5'-фосфодиэфирная связь с образованием 2',3'-циклического фосфодиэфирного промежуточного соединения; во-вторых, циклический фосфодиэфир гидролизуется до 3'-монофосфата. [ 10 ] Он может ингибироваться белком- ингибитором рибонуклеазы , ионами тяжелых металлов и уридин-ванадатными комплексами. [ 10 ]
Ферментативный механизм
[ редактировать ]Положительные заряды РНКазы А лежат преимущественно в глубокой щели между двумя долями. Субстрат РНК находится в этой щели и расщепляется двумя каталитическими остатками гистидина , His12 и His119, с образованием 2',3'-циклического фосфатного промежуточного продукта, который стабилизируется близлежащим Lys41.
Регуляция ферментов
[ редактировать ]Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции . [ 11 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рейнс РТ (1998). «Рибонуклеаза А». хим. Преподобный . 98 (3): 1045–1066. дои : 10.1021/cr960427h . ПМИД 11848924 .
- ^ «Нобелевская премия по химии 1972 года» . Нобелевская премия . Проверено 10 февраля 2015 г.
- ^ «Нобелевская премия по химии 1984 года» . Нобелевская премия . Проверено 10 февраля 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ричардс FM (1972). «Нобелевская премия по химии 1972 года». Наука . 178 (4060): 492–3. Бибкод : 1972Sci...178..492R . дои : 10.1126/science.178.4060.492 . ПМИД 17754377 .
- ^ Маршалл, Греция; Фэн, Дж.А.; Кастер, диджей (2008). «Назад в будущее: Рибонуклеаза А» . Биополимеры . 90 (3): 259–77. дои : 10.1002/bip.20845 . ПМИД 17868092 .
- ^ Кучилльо CM, Ногес MV, Рейнс RT (2011). «Бычья панкреатическая рибонуклеаза: пятьдесят лет первого механизма ферментативной реакции» . Биохимия . 50 (37): 7835–7841. дои : 10.1021/bi201075b . ПМЦ 3172371 . ПМИД 21838247 .
- ^ Шмид, Форекс; Болдуин, Р.Л. (октябрь 1978 г.). «Кислотный катализ образования медленно сворачивающихся видов РНКазы А: свидетельство того, что реакция представляет собой изомеризацию пролина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (10): 4764–8. Бибкод : 1978PNAS...75.4764S . дои : 10.1073/pnas.75.10.4764 . ПМК 336200 . ПМИД 283390 .
- ^ Вайкофф Х.В., Хардман К.Д., Аллевелл Н.М., Инагами Т., Джонсон Л.Н., Ричардс Ф.М. (1967). «Структура рибонуклеазы-S при разрешении 3,5 А» . Ж. Биол. Хим . 242 (17): 3984–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)95844-8 . ПМИД 6037556 .
- ^ Волкин Э., Кон В.Е. (1953). «О строении рибонуклеиновых кислот. II. Продукты действия рибонуклеаз» . Ж. Биол. Хим . 205 (2): 767–82. дои : 10.1016/S0021-9258(18)49221-6 . ПМИД 13129256 .
- ^ Перейти обратно: а б Кристал Уортингтон. «Рибонуклеаза — Руководство по ферментам Уортингтона» . Проверено 26 сентября 2011 г.
- ^ Селвуд Т., Яффе ЭК (2012). «Динамическая диссоциация гомоолигомеров и контроль функции белка» . Арх. Биохим. Биофиз . 519 (2): 131–43. дои : 10.1016/j.abb.2011.11.020 . ПМЦ 3298769 . ПМИД 22182754 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Карта, Г.; Белло, Дж.; Харкер, Д. (1967). Третичная структура рибонуклеазы . Бостон: Природа. ISBN 0-12-588945-3 .
- Шерага Х.А., Ведемейер В.Дж., Велкер Э. (2001). «Бычья панкреатическая рибонуклеаза А: исследования окислительного и конформационного сворачивания». Рибонуклеазы – Часть А. Методы энзимологии. Том. 341. стр. 189–221. дои : 10.1016/S0076-6879(01)41153-0 . ISBN 9780121822422 . ПМИД 11582778 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Рибонуклеаза + A в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
