Jump to content

Рибопереключатель PreQ1

Рибопереключатель PreQ1
Идентификаторы
Символ Пред1 квартал
Рфам RF00522
Другие данные
РНК Тип Цис-рег ; рибопереключатель
Домен(ы) Бактерии
ТАК ТАК: 0000035
PDB Структуры ПДБе 2Л1В

Рибопереключатель PreQ 1 -I представляет собой цис-действующий элемент, идентифицированный у бактерий , который регулирует экспрессию генов, участвующих в ( Q ) биосинтезе нуклеозида кевозина из GTP . [ 1 ] PreQ 1 (пре-кеуозин 1 ) является промежуточным звеном в пути кевозина, а рибопереключатель preQ 1 , как тип рибопереключателя , представляет собой элемент РНК, который связывает preQ 1 . Рибопереключатель preQ 1 отличается необычно маленьким аптамером по сравнению с другими рибопереключателями. Была определена его трехмерная структура с атомным разрешением с идентификатором PDB 2L1V . [ 2 ] [ 3 ]

PreQ 1 Классификация

[ редактировать ]

Существуют три подкатегории рибопереключателя PreQ 1 : preQ 1 -I, preQ 1 -II и preQ 1 -III. PreQ 1 -I имеет явно небольшой аптамер длиной от 25 до 45 нуклеотидов. [ 4 ] по сравнению со структурами рибопереключателя PreQ 1 -II и preQ 1 рибопереключателя -III . Рибопереключатель PreQ 1 -II, обнаруженный только у Lactobacillales , имеет более крупную и сложную консенсусную последовательность и структуру, чем рибопереключатель preQ 1 -I, со средним числом 58 нуклеотидов, составляющих его аптамер, который образует целых пять подструктур спаренных оснований. [ 5 ] Рибопереключатель PreQ 1 -III имеет четкую структуру, а также имеет больший размер аптамера, чем рибопереключатель preQ 1 -I, в диапазоне размеров от 33 до 58 нуклеотидов. Рибопереключатель PreQ 1 -III имеет атипично организованный псевдоузел , который, по-видимому, не включает свою нижестоящую платформу экспрессии в сайте связывания рибосомы (RBS). [ 6 ]

PreQ 1 был впервые обнаружен как антикодоновая последовательность тРНК E.coli в 1972 году. [ 7 ] Рибопереключатель preQ1 не был впервые обнаружен до 2004 года. [ 8 ] и признан даже позже. [ 9 ] Первый зарегистрированный рибопереключатель preQ 1 был расположен в лидере оперона Bacillus subtilis ykvJKLM (queCDEF), который кодирует четыре гена, необходимые для производства кевозина. [ 8 ] Считается , что в этом организме связывание PreQ 1 рибопереключателя с аптамером вызывает преждевременное прекращение транскрипции внутри лидера, что снижает экспрессию этих генов. Позднее рибопереключатель preQ1 был идентифицирован как консервативная последовательность на 5'-UTR генов многих грамположительных бактерий и было доказано, что он связан с синтезом preQ 1 . [ 9 ]

В 2008 году второй класс рибопереключателей preQ 1 ( рибопереключатели PreQ1-II ) также был обнаружен как представитель мотива РНК COG4708 из Streptococcus pneumoniae R6. [ 10 ] Хотя PreQ 1 рибопереключатель -II также работает как промежуточный продукт биосинтеза кевозина, характеристики структурного и молекулярного распознавания отличаются от рибопереключателя preQ1-I, что указывает на то, что природные аптамеры, использующие разные структуры для связывания одного и того же метаболита, могут быть более распространены, чем известно в настоящее время. [ 10 ]

Структура и функции

[ редактировать ]
Вторичная структура рибопереключателя класса 1 preQ1 из Bacillus subtilis ( Bsu ), полученная из ( PDB : 3FU2 ) с использованием веб-программного обеспечения для структурирования РНК, веб-сервисов viennaRNA , где P1 и P2 — это область стебля, а L1, L2 и L3 — область петли. . Эти два стебля и три петли образуют псевдоузел H-типа в присутствии preQ1.
Механизм стыковки и расстыковки рибопереключателя preQ1 в присутствии и в отсутствие лиганда preQ1 (показан оранжевым цветом).
граница
бесплатно
Структуры PreQ1 Слева: свободная структура ( PDB : 3Q51 ). Справа: связанная структура ( PDB : 3Q50 ). Оба созданы PyMOL с использованием существующих кристаллических структур.

Рибопереключатель PreQ1 имеет два стебля и три петли, его подробная структура показана справа. [ 11 ] Рибопереключающее действие рибопереключателей preQ 1 у бактерий регулируется путем связывания метаболита preQ 1 с аптамерной областью, что приводит к структурным изменениям в информационной РНК (мРНК), которая управляет последующей генетической регуляцией. [ 12 ] Структура рибопереключателя preQ 1 имеет компактный псевдоузел H-типа , что существенно отличает его от других рибопереключателей на основе пурина . [ 12 ] preQ 1 Лиганд похоронен в ядре псевдоузла и стабилизирован за счет интеркаляции между спиральными стопками и взаимодействия водородных связей с гетероатомами. В отсутствие preQ1 область хвоста P2 находится вдали от области петли P2, и, следовательно, рибопереключатель находится в расстыкованном (частично пристыкованном) состоянии, тогда как при связывании preQ 1 с рибопереключателем две области P2 сближаются. вызывая полную стыковку рибопереключателя. Наблюдается , что этот механизм стыковки и расстыковки рибопереключателя с изменением концентрации лиганда preQ 1 контролирует передачу сигналов регуляции генов, широко известную как передача сигналов «ВКЛ» или «ВЫКЛ» для экспрессии генов. [ 11 ] [ 13 ] Наблюдается, что на механизм стыковки и расстыковки влияет не только лиганд, но и другие факторы, такие как соль Mg. [ 14 ] Как и любой другой рибопереключатель, два наиболее распространенных типа регуляции генов, опосредованных рибопереключателем preQ 1, связаны с ослаблением транскрипции или ингибированием инициации трансляции . Связывание лиганда с транскрипционным рибопереключателем у бактерий вызывает модификацию структуры рибопереключателя, что приводит к затруднению активности РНК-полимеразы, вызывая ослабление транскрипции . Аналогично, связывание лиганда с трансляционным рибопереключателем вызывает модификацию вторичной структуры единицы рибопереключателя, что приводит к затруднению связывания рибосомы и, следовательно, к ингибированию инициации трансляции .

Транскрипционная регуляция

[ редактировать ]

Ослабление транскрипции, опосредованное PreQ 1, контролируется динамическим переключением антитерминатора и терминаторной шпильки в рибопереключателе. [ 11 ] Предполагается, что для рибопереключателя preQ 1 из бактерий Bacillus subtilis (Bsu) антитерминатор будет менее стабильным, чем терминатор, поскольку добавление preQ 1 значительно смещает равновесие в сторону образования терминатора. [ 11 ] В присутствии preQ 1 3'-конец богатого аденином хвостового домена соединяется с центром шпильки P1, образуя псевдоузел H-типа . [ 11 ] В нативной структуре мРНК связывание preQ 1 с аптамерной областью рибопереключателя приводит к образованию терминаторной шпильки, которая заставляет РНК-полимеразу останавливать транскрипцию, процесс, который широко известен как OFF-регуляция генетической экспрессии или терминация транскрипции. [ 13 ]

Регламент перевода

[ редактировать ]

Трансляция белка у прокариот инициируется связыванием 30S рибосомальной субъединицы с последовательностью Шайна-Дальгарно (SD) в мРНК . Опосредованное PreQ 1 ингибирование регуляции трансляции контролируется путем блокирования -Дальгарно последовательности мРНК Шайна для предотвращения связывания рибосомы с мРНК для трансляции . Связывание preQ1 с доменом аптамера способствует секвестрации части последовательности SD на 5'-конце стебля P2 домена аптамера, вызывая недоступность последовательности SD. [ 11 ] Трансляционный рибопереключатель бактерий Thermoanaerobacter tengcongensis ( Tte ) временно закрывается (предварительно стыковывается) в отсутствие preQ 1 , тогда как в присутствии preQ 1 принимается полностью стыкованное состояние. Это равновесие стыковки/расстыковки регулируется не только концентрацией лиганда, но и концентрацией соли Mg. [ 14 ] [ 15 ] Недоступность последовательности SD из-за образования псевдоузла в присутствии preQ 1 указывает на OFF-регуляцию генетической экспрессии в трансляционном рибопереключателе или ингибирование инициации трансляции.

Физиологическое значение в регуляции бактериальных генов

[ редактировать ]

PreQ 1 Активность рибопереключателя у бактерий Tte можно измерить по уровням двух белков, находящихся в кодирующей области мРНК Tte , а именно TTE1564 и TTE1563. [ 16 ] Белки, расположенные ниже рибопереключателя preQ1 , биосинтезируют азотистое основание, называемое квеином , и нуклеозид кевозин ингибируется активацией рибопереключателя preQ1. Кеуин участвует в антикодоновой последовательности некоторых тРНК . [ 17 ] У бактерий гипермодифицированное нуклеиновое основание хвеин занимает первое положение антикодона или его колебательное положение в тРНК аспарагина , аспарагиновой кислоты , гистидина и тирозина . [ 18 ] У бактерий фермент тРНК-гуанинтрансгликозилаза (TGT) катализирует замену гуанина в положении 34 тРНК на квеин в первом положении аниткодона. [ 15 ] [ 16 ] Эукарии включают квеин в РНК, тогда как эубактерии включают preQ 1 , который затем подвергается модификации с образованием квеина. [ 17 ] Поскольку кевозин вырабатывается исключительно бактериями, эукариотические организмы должны получать запасы кевозина или его нуклеинового основания кевина из своего рациона, а бактерии - из кишечной микрофлоры . Последствием дефицита кевина или кевозина является неспособность вырабатывать модифицированную кевозином тРНК и, кроме того, неспособность клетки превращать фенилаланин в тирозин . [ 19 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Рот А., Винклер В.К., Регулски Э.Э., Ли Б.В., Лим Дж., Джона И., Баррик Дж.Е., Ритвик А., Ким Дж.Н., Велц Р., Ивата-Рейл Д., Брейкер Р.Р. (2007). «Рибосвитч, селективный в отношении предшественника кевозина preQ1, содержит необычно маленький аптамерный домен» . Nat Struct Мол Биол . 14 (4): 308–317. дои : 10.1038/nsmb1224 . ПМИД   17384645 . S2CID   32367656 .
  2. ^ Кляйн DJ, Эдвардс Т.Э., Ферре-Д'Амаре А.Р. (март 2009 г.). «Кокристаллическая структура рибопереключателя preQ1 класса I обнаруживает псевдоузел, распознающий существенное гипермодифицированное нуклеиновое основание» . Нат. Структура. Мол. Биол . 16 (3): 343–344. дои : 10.1038/nsmb.1563 . ПМЦ   2657927 . ПМИД   19234468 .
  3. ^ Канг М., Петерсон Р., Фейгон Дж. (март 2009 г.). «Структурный взгляд на рибопереключатель биосинтеза кевозина, модифицированного нуклеотида, обнаруженного в антикодоне тРНК» . Мол. Клетка . 33 (6): 784–790. doi : 10.1016/j.molcel.2009.02.019 . ПМИД   19285444 .
  4. ^ «РИБОВЫКЛЮЧАТЕЛИ: КЛАССИФИКАЦИЯ, ФУНКЦИИ И ПОДХОД INSILICO». Международный журнал фармацевтических наук и исследований (IJPSR) . 1 (9): 414. 2010.
  5. ^ МакКаун, ПиДжей; Лян, Джей-Джей; Вайнберг, З; Брейкер, Р.Р. (17 июля 2014 г.). «Структурное, функциональное и таксономическое разнообразие трех классов рибопереключателей PreQ1» . Химия и биология . 21 (7): 880–889. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.05.015 . ПМЦ   4145258 . ПМИД   25036777 .
  6. ^ Либерман, Джозеф А.; Суддала, Кришна К.; Айтенфису, Асаминев; Чан, Дален; Белашов Иван А.; Салим, Мохаммед; Мэтьюз, Дэвид Х.; Спитале, Роберт С.; Вальтер, Нильс Г. (07 июля 2015 г.). «Структурный анализ рибопереключателя preQ1 класса III выявил аптамер, удаленный от сайта связывания рибосомы, регулируемого быстрой динамикой» . Труды Национальной академии наук . 112 (27): E3485–E3494. дои : 10.1073/pnas.1503955112 . ISSN   0027-8424 . ПМК   4500280 . ПМИД   26106162 .
  7. ^ Харада, Фумио; Нисимура, Сусуму (январь 1972 г.). «Возможные антикодонные последовательности тРНКГис, тРНКАсн и тРНКАсп из Escherichia coli. Универсальное присутствие нуклеозида О в первом положении антикодонов этих переносчиков рибонуклеиновой кислоты». Биохимия . 11 (2): 301–308. дои : 10.1021/bi00752a024 . ПМИД   4550561 .
  8. ^ Jump up to: а б Ридер Дж.С., Мецгар Д., Шиммель П., де Креси-Лагард В. (2004). «Идентификация четырех генов, необходимых для биосинтеза модифицированного нуклеозида кевозина» . Ж. Биол. Хим . 279 (8): 6280–6285. дои : 10.1074/jbc.M310858200 . ПМИД   14660578 .
  9. ^ Jump up to: а б Рот, Адам; Винклер, Уэйд К.; Регульски, Элизабет Э.; Ли, Бобби В.К.; Лим, Джинсу; Йона, Инбал; Баррик, Джеффри Э.; Ритвик, Анкита; Ким, Джейн Н. (1 апреля 2007 г.). «Рибопереключатель, селективный в отношении предшественника кевозина preQ1, содержит необычно маленький аптамерный домен». Структурная и молекулярная биология природы . 14 (4): 308–317. дои : 10.1038/nsmb1224 . ISSN   1545-9993 . ПМИД   17384645 . S2CID   32367656 .
  10. ^ Jump up to: а б Мейер, Мишель М.; Рот, Адам; Червин, Стефани М.; Гарсия, Джордж А.; Брейкер, Рональд Р. (1 апреля 2008 г.). «Подтверждение второго природного класса аптамеров preQ1 у бактерий Streptococcaceae» . РНК . 14 (4): 685–695. дои : 10.1261/rna.937308 . ISSN   1355-8382 . ПМК   2271366 . ПМИД   18305186 .
  11. ^ Jump up to: а б с д и ж Эйххорн, Кэтрин Д.; Кан, Миджон; Фейгон, Джули (01 октября 2014 г.). «Структура и функции рибопереключателей preQ1» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Механизмы регуляции генов . 1839 (10): 939–950. дои : 10.1016/j.bbagrm.2014.04.019 . ПМК   4177978 . ПМИД   24798077 .
  12. ^ Jump up to: а б Серганов, Александр; Патель, Диншоу Дж. (11 мая 2012 г.). «Принципы распознавания метаболитов и молекулярные механизмы, лежащие в основе функции рибопереключателя» . Ежегодный обзор биофизики . 41 (1): 343–370. doi : 10.1146/annurev-biophys-101211-113224 . ISSN   1936-122Х . ПМЦ   4696762 . ПМИД   22577823 .
  13. ^ Jump up to: а б Ридер, Ульрике; Крейц, Кристоф; Микура, Рональд (15 июня 2010 г.). «Складывание транскрипционно действующего рибопереключателя PreQ1» . Труды Национальной академии наук . 107 (24): 10804–10809. дои : 10.1073/pnas.0914925107 . ISSN   0027-8424 . ПМК   2890745 . ПМИД   20534493 .
  14. ^ Jump up to: а б Суддала, Кришна К.; Ринальди, Арли Дж.; Фэн, Цзюнь; Мусто, Энтони М.; Эйххорн, Кэтрин Д.; Либерман, Джозеф А.; Ведекинд, Джозеф Э.; Аль-Хашими, Хашим М.; Брукс, Чарльз Л. (1 декабря 2013 г.). «Отдельные транскрипционные и трансляционные рибопереключатели preQ1 принимают сходные предварительно свернутые ансамбли, которые следуют различным путям сворачивания в одну и ту же структуру, связанную с лигандом» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (22): 10462–10475. дои : 10.1093/nar/gkt798 . ISSN   0305-1048 . ПМЦ   3905878 . ПМИД   24003028 .
  15. ^ Jump up to: а б Суддала, Кришна К.; Ван, Цзяруй; Хоу, Цянь; Вальтер, Нильс Г. (11 ноября 2015 г.). «Mg2 + сдвигает лиганд-опосредованное сворачивание рибопереключателя от индуцированного соответствия к конформационному отбору» . Журнал Американского химического общества . 137 (44): 14075–14083. дои : 10.1021/jacs.5b09740 . ISSN   0002-7863 . ПМК   5098500 . ПМИД   26471732 .
  16. ^ Jump up to: а б Ринальди, Арли Дж.; Лунд, Пол Э.; Бланко, Марио Р.; Вальтер, Нильс Г. (19 января 2016 г.). «Последовательность Шайна-Дальгарно одиночных мРНК, регулируемых рибопереключателями, демонстрирует лиганд-зависимые всплески доступности» . Природные коммуникации . 7 : 8976. Бибкод : 2016NatCo...7.8976R . дои : 10.1038/ncomms9976 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   4735710 . ПМИД   26781350 .
  17. ^ Jump up to: а б Киттендорф, Джеффри Д.; Сграджа, Таня; Рейтер, Клаус; Клебе, Герхард; Гарсия, Джордж А. (24 октября 2003 г.). «Основная роль аспартата 264 в катализе тРНК-гуанинтрансгликозилазой из Escherichia coli» . Журнал биологической химии . 278 (43): 42369–42376. дои : 10.1074/jbc.M304323200 . ISSN   0021-9258 . ПМИД   12909636 .
  18. ^ Дженкинс, Джермейн Л.; Кручинска, Иоланта; Маккарти, Рид М.; Бандарян, Ваге; Ведекинд, Джозеф Э. (15 июля 2011 г.). «Сравнение аптамера рибопереключателя PreQ1 в связанном с метаболитами и свободном состояниях с последствиями для регуляции генов» . Журнал биологической химии . 286 (28): 24626–24637. дои : 10.1074/jbc.M111.230375 . ISSN   0021-9258 . ПМК   3137038 . ПМИД   21592962 .
  19. ^ Ракович, Татьяна; Боланд, Койлин; Бернштейн, Илана; Чиквана, Вимбай М.; Ивата-Рейл, Дирк; Келли, Винсент П. (3 июня 2011 г.). «Дефицит кевозина у эукариот ставит под угрозу выработку тирозина за счет повышенного окисления тетрагидробиоптерина» . Журнал биологической химии . 286 (22): 19354–19363. дои : 10.1074/jbc.M111.219576 . ISSN   0021-9258 . ПМК   3103313 . ПМИД   21487017 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ac81fd821ba6ecff57bf0da1458c1aec__1719781080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ac/ec/ac81fd821ba6ecff57bf0da1458c1aec.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
PreQ1 riboswitch - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)