Интрон группы II
| Каталитический интрон группы II, D5 | |
|---|---|
 Полная вторичная структура интрона группы II | |
| Идентификаторы | |
| Символ | Intron_gpii |
| RFAM | RF00029 |
| Другие данные | |
| PDB Структуры | PDB 6CI |
| Дополнительная информация | Вход содержит сплайсинг домен V (D5) и некоторые консенсус 3 '. |
| Каталитический интрон группы II, D1-D4 | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | Группа II-D1D4 |
| RFAM | CL00102 |
| Другие данные | |
| PDB Структуры | PDBE 4FB0 |
| Дополнительная информация | Вход содержит D1-D4, части 5 'до D5. |
Интроны группы II представляют собой большой класс самостоятельных рибозимов и мобильных генетических элементов, обнаруженных в генах всех трех доменов жизни . Активность рибозима (например, сплайсинг ) может возникать в условиях с высокой сол . In vitro . Тем не менее, помощь от белков требуется для in vivo . сплайсинга [ 1 ] В отличие от интронов группы I , интрон иссечение происходит в отсутствие GTP и включает в себя образование LARIAT , при этом филиал A-республики сильно напоминает то, что в лариатах, образованном во время сплайсинга ядерной пре-мРНК. Предполагается, что сплайсинг пре-мРНК (см. Сплисосом ) мог быть развиваться из интронов группы II из-за аналогичного каталитического механизма, а также структурного сходства домена II группы I II с расширенной snRNA U6/U2 . [ 2 ] [ 3 ] Наконец, их способность специфично вставлять сайт в сайты ДНК использовалась в качестве инструмента для биотехнологии . [ 4 ] Например, интроны группы II могут быть модифицированы для создания специфических для участка вставок генома и доставки грузовой ДНК, такой как репортерные гены или LOX сайты [ 5 ]
Структура и катализ
[ редактировать ]
Вторичная структура интронов группы II характеризуется шестью типичными структурами стебля, также называемыми доменами I до VI (DI до DVI, или от D1 до D6). Домены излучаются из центрального ядра, которое приводит к непосредственной близости 5 'и 3' сплайсных соединений. Проксимальные спиральные структуры шести доменов соединены несколькими нуклеотидами в центральной области (последовательности линкера или столярника). Из -за его огромного размера домен I был разделен дальше на субдомены A, B, C и D. Различия последовательностей интронов группы II, которые привели к дальнейшему делению на подгруппы IIA, были идентифицированы IIB и IIC, наряду с различным расстоянием от выпившего аденозина в домене VI (перспективная точка ветвления, образующая лариат) из 3 'сайта сплайсинга, и и и и и сплайсинго Включение или упущение структурных элементов, таких как координационная цикл в домене I, которая присутствует в интронах IIB и IIC, но не IIA. [ 1 ] Интроны группы II также образуют очень сложную третичную структуру РНК .
Интроны группы II обладают лишь немногими консервативными нуклеотидами, а нуклеотиды, важные для каталитической функции, распространяются по всей структуре интрона. Несколько строго консервативных первичных последовательностей - это консенсус на месте сплайсинга 5 'и 3' (... ↓ gugyg & ... и ... Ay ↓ ..., с Y, представляющим пиримидин ) , некоторые из нуклеотидов Центральное ядро (последовательности столяра), относительно большое количество нуклеотидов DV и некоторые короткие участки последовательности DI. Непарный аденозин в DVI (отмеченном звездочкой на фигуре и расположенный в 7 или 8 нт от 3 -'сайта сплайсинга) также сохраняется и играет центральную роль в процессе сплайсинга. 2 'гидроксил выпившего аденозина атакует 5' сайт сплайсинга, за которым следует нуклеофильная атака на 3 'сайт сплайсинга 3' OH из экзона вверх по течению . Это приводит к разветвлению интрона Лариата, соединенного 2 'фосфодиэфирной связью в аденозине DVI.
Белковое оборудование необходимо для сплайсинга in vivo , а взаимодействие с интрон-интроном на дальние и интрон-экзон важна для позиционирования участка сплайсинга, а также для ряда третичных контактов между мотивами, включая взаимодействие поцелуев и Tetraloop-рецептор. В 2005 году A. de Lencastre et al. обнаружили, что во время сплайсинга интронов группы II все реагенты предварительно предварительно организованы до начала сплайсинга. Сайт ветви, оба экзоны, каталитически важные области DV и J2/3 и ε -ε 'находятся в непосредственной близости до того, как произойдет первый этап сплайсинга. В дополнение к областям триад AGC DV, область линкера J2/3, нуклеотиды ε-ε 'и цикл координации в DI имеют решающее значение для архитектуры и функции активного сайта. [ 6 ]
Первая кристаллическая структура интрона группы II была разрешена в 2008 году для каталитического интрона группы Oceanobacillus Iheyensis IIC и присоединилась к группе Pylaiella Littoralis (P.Li.lsui2) IIB Inton в 2014 году. Были предприняты попытки моделировать третью Структура других интронов группы II, таких как интрон IIB группы AI5γ, с использованием комбинации программ для картирования гомологии на известных структурах и моделирования De novo ранее неразрешенных регионов. [ 7 ] Группа IIC характеризуется каталитической триадой, состоящей в CGC, в то время как группа IIA и группа IIB состоит из Catalytic Triad AGC, которая больше похожа на каталитическую триаду сплайсосомы. Считается, что группа IIC также меньше, более реактивная и более древняя. Первый шаг сплайсинга в интроне группы IIC выполняется водой и образует линейную структуру вместо лариата. [ 8 ]
Распределение и филогения
[ редактировать ]| Домен х | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Domain_x | ||
| Pfam | PF01348 | ||
| PFAM клан | CL0359 | ||
| InterPro | IPR024937 | ||
| |||
| Интрон группы II, специфичный для зрелости | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | Гим | ||
| Pfam | PF08388 | ||
| PFAM клан | CL0359 | ||
| InterPro | IPR013597 | ||
| |||
Интроны группы II обнаруживаются в рРНК , тРНК и мРНК органеллов , а (хлоропласты и митохондрии) у грибов , растений и протистов также в мРНК у бактерий . Первым интроном, который был идентифицирован как отличный от группы I, был интрон IIB группы AI5γ, который был выделен в 1986 году из пре-мРНК транскрипта митохондриального Oxi 3 гена Saccharomyces cerevisiae . [ 9 ]
Подмножество интронов группы II кодируют необходимые белки сплайсинга, известные как интрон, кодируемые белками или IEP, во интронных ORF . Длина этих интронов может, в результате, составлять до 3 КБ. Сплайсинг встречается почти идентичным образом с сплайсингом пре-мРНК ядерной пре-мРНК с двумя этапами переэтерификации, причем оба также используют ионы магния для стабилизации уходящей группы на каждом этапе, что привело к теоретизированию филогенетической связи между интронами группы II и ядерной сплицеосомой. Дополнительные доказательства этой связи включают структурное сходство между соединением U2/U6 сплайсосомной РНК и доменом V интронов группы II, которые содержат каталитическую триаду AGC и большую часть сердца активного сайта, а также паритет между консервативными 5 'и 3 'конечные последовательности. [ 10 ]
Многие из этих IEP, включая LTRA , имеют домен обратной транскриптазы и «домен X». [ 11 ] Зораза K (MATK) является белком, несколько похожим на те интрон, кодируемые белками, обнаруженные в хлоропластах растений. Это необходимо для сплайсинга интронов группы II in vivo и может быть обнаружен в хлоропластических интронах или в ядерном геноме. Его RT -домен сломлен. [ 11 ]
Белковый домен
[ редактировать ]IEP группы II имеют связанный консервативный домен, известный как «домен X» в органелле или «giim» у бактерий, который не обнаружен в других ретроэлементах. [ 12 ] [ 13 ] Домен X необходим для сплайсинга в дрожжевых митохондриях. [ 14 ] Этот домен может быть ответственным за распознавание и связывание с РНК интрона [ 13 ] или ДНК. [ 15 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- База данных для интронов бактериальной группы II
- Интрон
- Сайт сплайсинга
- Ядерные интроны
- Группа I интрон
- Интрон группы III
- ТВинтрон
- Терять
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Lambowitz Am, Zimmerly S (август 2011 г.). «Интроны группы II: мобильные рибозимы, которые вторгаются в ДНК» . Перспективы Cold Spring Harbor в биологии . 3 (8): A003616. doi : 10.1101/cshperspect.a003616 . PMC 3140690 . PMID 20463000 .
- ^ Seetharaman M, Eldho NV, Padgett RA, Dayie KT (февраль 2006 г.). «Структура самосплавки группы II Каталитического эффекторного домена 5: параллели со сплайсосомальной РНК U6» . РНК . 12 (2): 235–47. doi : 10.1261/rna.2237806 . PMC 1370903 . PMID 16428604 .
- ^ Валадхан S (май -июнь 2010 г.). «Роль SNRNAs в сплемосомном активном сайте» . РНК -биология . 7 (3): 345–53. doi : 10.4161/rna.7.3.12089 . PMID 20458185 .
- ^ Карберг М., Го Х., Чжун Дж., Кун Р., Перутка Дж., Ламбовиц А.М. (декабрь 2001 г.). «Группа II интроны как контролируемые векторы, нацеленные на гены для генетических манипуляций с бактериями». Nat Biotechnol . 19 (12): 1162–7. doi : 10.1038/nbt1201-1162 . PMID 11731786 . S2CID 18669663 .
- ^ Cerisy T, Rostain W, Chhun A, Boutard M, Salanoubat M, Tolonen AC (декабрь 2019 г.). «Целевая система-рекобиназа для крупномасштабного генома инженерии Clostridia» . MSPHERE . 4 (6): E00710-19. doi : 10.1128/msphere.00710-19 . PMC 6908422 . PMID 31826971 .
- ^ De Lencastre A, Hamill S, Pyle AM (июль 2005 г.). «Единая область активного сайта для интрона группы II». Природа структурная и молекулярная биология . 12 (7): 626–7. doi : 10.1038/nsmb957 . PMID 15980867 . S2CID 27639877 .
- ^ Somarowthu S, Legiewicz M, Keating KS, Pyle AM (февраль 2014 г.). «Визуализация интрона группы AI5γ IIB» . Исследование нуклеиновых кислот . 42 (3): 1947–58. doi : 10.1093/nar/gkt1051 . PMC 3919574 . PMID 24203709 .
- ^ Keating KS, Toor N, Perlman PS, Pyle AM (январь 2010 г.). «Структурный анализ активного сайта группы II группы и последствий для сплайсосомы» . РНК . 16 (1): 1–9. doi : 10.1261/rna.1791310 . PMC 2802019 . PMID 19948765 .
- ^ Peebles CL, Perlman PS, Mecklenburg KL, Petrillo ML, Табор Дж. Х., Джаррелл К.А., Ченг Х.Л. (январь 1986 г.). «Самоплащающая РНК выпускает интрон Лариат». Клетка . 44 (2): 213–23. doi : 10.1016/0092-8674 (86) 90755-5 . PMID 3510741 . S2CID 42307152 .
- ^ Гордон PM, Sontheimer EJ, Piccirilli JA (февраль 2000 г.). «Катализ ионов металлов во время стадии экзонов-жилищного сплайсинга пре-мРНК: расширение параллелей между интронами сплайсосомы и группы II» . РНК . 6 (2): 199–205. doi : 10.1017/s1355838200992069 . PMC 1369906 . PMID 10688359 .
- ^ Jump up to: а беременный Ahlert D, Piepenburg K, Kudla J, Bock R (июль 2006 г.). «Эволюционное происхождение интрона II группы II растений из обратной транскриптазы/кодирующей зрелости». Журнал исследований растений . 119 (4): 363–71. Bibcode : 2006jplr..119..363a . doi : 10.1007/s10265-006-0284-0 . PMID 16763758 . S2CID 8277547 .
- ^ Мор Г., Перлман П.С., Ламбовиц А.М. (ноябрь 1993). «Эволюционные отношения между кодируемыми интронными белками группы II и идентификацией консервативного домена, который может быть связан с функцией зрелости» . Исследование нуклеиновых кислот . 21 (22): 4991–7. doi : 10.1093/nar/21.22.4991 . PMC 310608 . PMID 8255751 .
- ^ Jump up to: а беременный Centrón D, Roy PH (май 2002 г.). «Присутствие интрона группы II в многоустойчивом штамме Serratia Marcescens, которая питает три интеграла и новое слияние генов» . Антимикробные агенты и химиотерапия . 46 (5): 1402–9. doi : 10.1128/aac.46.5.1402-1409.2002 . PMC 127176 . PMID 11959575 .
- ^ Моран JV, Mecklenburg KL, Sass P, Belcher SM, Mahnke D, Lewin A, Perlman P (июнь 1994 г.). «Дефектные мутанты гена кокси митохондриальной ДНК дрожжей: начальное определение домена зрелости интрона II группы AI2» . Исследование нуклеиновых кислот . 22 (11): 2057–64. doi : 10.1093/nar/22.11.2057 . PMC 308121 . PMID 8029012 .
- ^ Го Х., Циммерли С., Перлман П.С., Ламбовиц А.М. (ноябрь 1997 г.). «Эндонуклеазы интрона группы II используют как РНК, так и белковые субъединицы для распознавания специфических последовательностей в двухцепочечной ДНК» . Embo Journal . 16 (22): 6835–48. doi : 10.1093/emboj/16.22.6835 . PMC 1170287 . PMID 9362497 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Bonen L, Vogel J (июнь 2001 г.). «Вин и выходы интронов группы II». Тенденции в генетике . 17 (6): 322–31. doi : 10.1016/s0168-9525 (01) 02324-1 . PMID 11377794 .
- Chu VT, Adamidi C, Liu Q, Perlman PS, Pyle Am (декабрь 2001 г.). «Контроль выбора сайта ветвей интроном группы II» . Embo Journal . 20 (23): 6866–76. doi : 10.1093/emboj/20.23.6866 . PMC 125754 . PMID 11726522 .
- Lehmann K, Schmidt U (2003). «Интроны группы II: структура и каталитическая универсальность крупных натуральных рибозимов». Критические обзоры биохимии и молекулярной биологии . 38 (3): 249–303. doi : 10.1080/713609236 . PMID 12870716 . S2CID 20944113 .
- Мишель Ф., Умесоно К., Озеки Х (октябрь 1989 г.). «Сравнительная и функциональная анатомия каталитических интронов группы II-обзор». Ген . 82 (1): 5–30. doi : 10.1016/0378-1119 (89) 90026-7 . PMID 2684776 .