GlmS глюкозамин-6-фосфат, активированный рибозим
| glmS глюкозамин-6-фосфат, активированный рибозим | |
|---|---|
 Предсказанная вторичная структура и сохранение последовательности glmS | |
| Идентификаторы | |
| Символ | глмС |
| Рфам | RF00234 |
| Другие данные | |
| РНК Тип | Цис-рег ; рибопереключатель |
| Домен(ы) | Бактерии |
| ТАК | ТАК: 0000035 |
| PDB Структуры | ПДБе |
Рибозим глюкозамин -6-фосфат-рибопереключателя ( glmS рибозим ) представляет собой структуру РНК , которая находится в 5'-нетранслируемой области (UTR) транскрипта мРНК гена glmS . Эта РНК регулирует ген glmS , реагируя на концентрации специфического метаболита глюкозамин -6-фосфата (GlcN6P), а также катализируя химическую реакцию саморасщепления при активации. [ 3 ] Это расщепление приводит к деградации мРНК , содержащей рибозим, и снижает выработку GlcN6P. [ 4 ] Ген glmS кодирует фермент глутамин-фруктозо-6-фосфатамидотрансферазу, которая катализирует образование GlcN6P, соединения, необходимого для биосинтеза клеточной стенки, из фруктозо-6-фосфата и глутамина. [ 3 ] Таким образом, когда уровни GlcN6P высоки, рибозим glmS активируется и транскрипт мРНК разрушается, но в отсутствие GlcN6P ген продолжает транслироваться в глутамин-фруктозо-6-фосфатамидотрансферазу и образуется GlcN6P. GlcN6P является кофактором этой реакции расщепления, поскольку он непосредственно участвует в качестве кислотно-основного катализатора . [ 5 ] Эта РНК является первым рибопереключателем, который также оказался саморасщепляющимся рибозимом и, как и многие другие, был обнаружен с использованием биоинформатического подхода. [ 6 ]
Структура
[ редактировать ]Структура рибозима glmS была впервые определена методом рентгеновской кристаллографии в 2006 году. [ 1 ] [ 2 ] Третичная структура этой РНК характеризуется тремя коаксиальными сложенными спиралями, упакованными бок о бок. [ 2 ] Ядро рибозима содержит двойную псевдоузловую структуру, в которой центральная спираль P2.1 располагается таким образом, что разрезаемый фосфат располагается в большой бороздке. [ 2 ] Основная бороздка соседней спирали P2.2 участвует в связывании метаболитов, а разрезаемый фосфат прикрепляется к 5'-концу спирали. [ 2 ] Крыша активной площадки характеризуется сохранившимися тройками оснований, соединяющими стопки P2.1 и P2.2, а пол состоит из несохранившейся пары GU, которые раздвинуты в стороны. [ 2 ] Изучая наложение рибозимных структур в состоянии до расщепления, состоянии, связанном с метаболитом, и состоянии после расщепления, было установлено, что при связывании метаболита не происходит грубых конформационных изменений, что указывает на предварительно организованный активный сайт, который зависит от GlcN6P как кофактора. не является аллостерическим активатором. [ 2 ] Кофактор связан в кармане, доступном для растворителя, и его структура предполагает, что аминогруппа GlcN6P участвует в каталитическом процессе. [ 2 ] [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]
Требования к расщеплению
[ редактировать ]Хотя рибозим glmS осуществляет саморасщепление при связывании GlcN6P, активный центр рибозима glmS не претерпевает конформационных изменений при связывании GlcN6P. [ 2 ] Вместо этого активный центр формируется заранее, и активность рибозима glmS запускается введением функциональной группы на GlcN6P, необходимой для катализа. [ 2 ] [ 8 ] Как упоминалось выше, аминогруппа GlcN6P считается каталитически участвующей функциональной группой, что подтверждается исследованиями, в которых оценивалась активность рибозима glmS с использованием различных лигандов в физиологических условиях. [ 9 ] Например, эти эксперименты показали, что инкубация с Glc6P (без аминогруппы) ингибирует glmS , тогда как инкубация с GlcN (доступная аминогруппа) стимулирует расщепление, хотя и не в такой степени, как GlcN6P. саморасщепление [ 9 ] Эти и другие данные указывают на то, что рибозим glmS представляет собой уникальный класс рибозимов и что его открытие является еще одним свидетельством каталитической способности РНК. [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Кокрейн Дж.К., Липчок С.В., Стробель С.А. (2007). «Структурное исследование рибозима GlmS, связанного с его каталитическим кофактором» . хим. Биол . 14 (1): 97–105. doi : 10.1016/j.chembiol.2006.12.005 . ПМЦ 1847778 . ПМИД 17196404 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Кляйн DJ, Ферре-Д'Амаре AR (2006). «Структурные основы активации рибозима glmS глюкозамин-6-фосфатом». Наука . 313 (5794): 1752–1756. Бибкод : 2006Sci...313.1752K . дои : 10.1126/science.1129666 . ПМИД 16990543 . S2CID 37470517 .
- ^ Jump up to: а б Винклер, WC; Нахви А; Рот А; Коллинз Дж.А.; Брейкер Р.Р. (2004). «Контроль экспрессии генов с помощью природного рибозима, реагирующего на метаболиты». Природа . 428 (6980): 281–286. Бибкод : 2004Natur.428..281W . дои : 10.1038/nature02362 . ПМИД 15029187 . S2CID 4301164 .
- ^ Коллинз, Дж.А.; Ирнов I; Бейкер С; Винклер WC (2007). «Механизм дестабилизации мРНК рибозимом glmS» . Генс Дев . 21 (24): 3356–3368. дои : 10.1101/gad.1605307 . ПМК 2113035 . ПМИД 18079181 .
- ^ Виладомс, Дж.Л.; Федор, МЮ (2012). «Кофактор TheglmSRibozyme представляет собой общий кислотно-основной катализатор» . Журнал Американского химического общества . 134 (46): 19043–19049. дои : 10.1021/ja307021f . ПМК 3504194 . ПМИД 23113700 .
- ^ Баррик Дж.Э., Корбино К.А., Винклер В.К. и др. (апрель 2004 г.). «Новые мотивы РНК предполагают расширение возможностей рибопереключателей в генетическом контроле бактерий» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 101 (17): 6421–6426. Бибкод : 2004PNAS..101.6421B . дои : 10.1073/pnas.0308014101 . ПМК 404060 . ПМИД 15096624 .
- ^ Янсен Дж.А., Маккарти Т.Дж., Соукуп Г.А., Соукуп Дж.К. (2006). «Контакты основной цепи и азотистых оснований с глюкозамин-6-фосфатом в рибозиме glmS». Nat Struct Мол Биол . 13 (6): 517–523. дои : 10.1038/nsmb1094 . ПМИД 16699515 . S2CID 7263581 .
- ^ Jump up to: а б с Хэмпель К.Дж., Тинсли М.М. (2006). «Доказательства предварительной организации кармана связывания рибозимного лиганда glmS». Биохимия . 45 (25): 7861–7871. дои : 10.1021/bi060337z . ПМИД 16784238 .
- ^ Jump up to: а б Маккарти Т.Дж., Флой С.А., Янсен Дж.А., Соукуп Дж.К., Соукуп Г.А. (2006). «Требования к лигандам для саморасщепления рибозима glmS» . Химия и биология . 12 (11): 1221–1226. doi : 10.1016/j.chembiol.2005.09.006 . ПМИД 16298301 .