Рибонуклеазы

Ленточная модель РНКазы А домашнего скота ( Bos taurus ).

Рибонуклеазы , или сокращенно РНКазы ( также неправильно написанные РНКазы ), представляют собой ферменты, которые катализируют гидролитическое расщепление фосфодиэфирных связей в цепях рибонуклеиновой кислоты (РНК) . Эта реакция является частью процессинга и деградации РНК. РНКазы присутствуют во всех живых существах и составляют незаменимую часть клеточного метаболизма . У человека известно около 50 РНКаз, некоторые из которых состоят из нескольких субъединиц ( белковых комплексов ); девять человеческих РНКаз в настоящее время связаны с редкими наследственными заболеваниями .

РНКазы относятся к классу нуклеаз . Их классифицируют в зависимости от точки атаки и продукта реакции. Если расщепление происходит в середине цепи РНК, вовлекаются эндорибонуклеазы , а экзорибонуклеазы атакуют определенный конец цепи РНК. Это может привести к получению 5'-фосфомоноэфиров или других. Комиссия по ферментам IUBMB зарезервировала категории ферментов 3.1.26.- и 3.1.27.- для эндонуклеаз и 3.1.13.- и 3.1.14.- для экзонуклеаз, а нуклеазы, которые могут расщеплять как РНК, так и ДНК ( 3.1.15.- и 3.1.16.-) вряд ли какие-либо примеры известны. Это может быть одноцепочечная или двухцепочечная РНК; этот критерий не подходит для дифференциации РНКаз.

функция

РНКазы образуют разнообразную группу ферментов, каждый из которых разрезает цепную молекулу РНК, разрывая эфирную связь фосфорной кислоты с рибозой. Первоначально они различаются тем, атакуют ли они одноцепочечную или двухцепочечную РНК или гибриды РНК / ДНК. Функция может быть неспецифической или ограничиваться местоположением определенных нуклеотидов или нуклеотидных последовательностей. Переработка - важная, но не единственная цель. Например, продолжительность жизни тРНК должна быть ограничена, чтобы синтез белка можно было контролировать с помощью генной регуляции . РНКазы также принимают участие в процессинге собственной РНК клетки (в основном тРНК и рРНК). Кроме того, РНКазы могут разрушать геном вторгающихся РНК-вирусов и, таким образом, участвовать во врожденном иммунном ответе . Рибонуклеазы можно ингибировать с диэтиловым бикарбоната.

патология

Известны полиморфизмы девяти человеческих РНКаз, которые могут приводить к редким наследственным заболеваниям .

Имя гена РНКаза OMIM Наследственное заболевание
ANG Ангиогенин 611895 Повышенный риск бокового амиотрофического склероза 9 типа
DICER1 Дайсер 606241 Опухоль в раннем детстве (pleuroplumonal бластому ) и мульти- узловой зоб
DIS3L2 DIS3-подобная экзонуклеаза 2 614184 Синдром Перлмана
ELAC2 Фосфодиэстераза ELAC 2 605367 Повышенный риск рака простаты
POP1 Субъединица РНКазы POP1 602486 Тяжелая остеохондродисплазия
RNASEH2A РНКаза HII
(субъединица А)		 606034 Синдром Айкарди-Гутьера тип 4
RNASET2 РНКаза Т2 612944 Кистозная лейкоэнцефалопатия без мегалэнцефалии .
TSEN2 рибонуклеаза,
связывающая тРНК (субъединица Sen2)		 608753 Понтоцеребеллярная гипоплазия 2Б типа
TSEN34 рибонуклеаза,
связывающая тРНК (субъединица Sen34)		 608754 Понтоцеребеллярная гипоплазия 2С типа

Эндорибонуклеазы

РНКаза А

РНКаза А расщепляет одноцепочечную РНК. Он распознает два пиримидина U и C и расщепляет фосфодиэфирную связь в 5'-положении рибозы нуклеотида, следующего за U или C в цепи РНК . РНКаза А, помимо прочего, содержится в поте и является пищеварительным ферментом . При этом он также разрушает РНК - вирусов , которые могли бы заразить на тело . Таким образом, секреция РНКазы А с потом является одним из защитных механизмов организма. Эта секреция приводит к тому, что РНКаза А очень часто является внеклеточной «нуклеазой окружающей среды».

Поразительным свойством белка является его высокая термостойкость: РНКаза А может выдерживать варку (т.е. 100 ° C) без денатурации . Это широко используемый лабораторный реактив. Рибонуклеаза А была одной из первых биомолекул, структура которой была определена. В 1967 году это удалось сделать двум командам независимо друг от друга.

РНКаза B

РНКаза В имеет ту же аминокислотную последовательность, что и РНКаза А, и отличается только тем, что она имеет N- гликозилирование , которое предположительно ускоряет сворачивание белка РНКазы В по сравнению с РНКазой А за счет экранирования гидрофобной поверхности белка гликозилированием.

РНКаза H

РНКаза H - это неспецифическая эндорибонуклеаза, которая распознает гетеродуплексы РНК-ДНК и удаляет компонент РНК. РНК гидролитически расщепляется посредством связанного с ферментом двухвалентного иона металла. Она исполняет тебя. а. важная функция репликации ДНК путем удаления прикрепленного праймера РНК . Есть два подтипа. РНКаза H1 является мономерной и связывается с 2'OH группами четырех последовательных рибонуклеотидов . Существует две изоформы РНКазы H1 : изоформа ядра, функция которой неизвестна, и изоформа митохондрий , которая необходима для репликации митохондриальной ДНК. РНКаза H2 состоит из трех белков: RNASEH2A, RNASEH2B и RNASEH2C, которые образуют тримерный комплекс, каталитический центр которого находится в белке RNASEH2A.

Во время репликации РНКаза Н2 удаляет ошибочно встроенные в ДНК мономеры РНК, которые затем заменяются правильными мономерами ДНК. Во время репликации вместо правильных дезоксирибонуклеотидов соответствующие рибонуклеотиды включаются с частотой один из нескольких тысяч. Восстановление необходимо, потому что РНК гораздо более восприимчива к спонтанному гидролизу, чем ДНК.

Если активность ферментов недостаточна, например, B. из-за мутаций в одном из трех генов белка оставшиеся рибонуклеотиды приводят к нестабильности генома вплоть до разрыва цепи и накопления сегментов ДНК. Они могут прервать клеточный цикл, активируя сигнальный путь p53, и привести к апоптозу . Накопленные сегменты ДНК могут затем вызвать в воспалительную реакцию через врожденную иммунную систему , что соответствует патогенезу от синдрома Айкарди-Goutières , в котором мутация в одном из трех генов РНКазов H2 действительно часто встречается. Если RNASEH2B отсутствует у мышей с нокаутом , это приводит к ранней эмбриональной летальности даже во время гаструляции .

РНКаза P

РНКаза P представляет собой рибозим ; ЧАС. В отличие от подавляющего большинства ферментов, это не чистый белок, но имеет субъединицу РНК, которая обеспечивает эффективное распознавание субстрата. Их функция заключается в обеспечении последовательности- предшественника при процессинге отделения тРНК . Он состоит из двух подразделений.

Экзорибонуклеазы

РНКаза R

РНКаза R представляет собой 3 '→ 5' экзорибонуклеазу, которая участвует в деградации мРНК в бактериях.

РНКаза D

РНКаза D представляет собой 3 '→ 5' экзорибонуклеазу, которая участвует в процессинге тРНК.

Смотрите также деградосома , экзос , P-тело .

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Онтология генов: Рибонуклеазная активность (определение)
  2. ^ Генная онтология: активность рибонуклеазы (дети)
  3. ↑ OrphaNet: Синдром Перлмана
  4. ↑ OrphaNet: CLWM
  5. ↑ Карта G: Третичная структура рибонуклеазы . В кн . : Природа . 214, No. 5085, 1967, p. 234. doi : 10.1038 / 214234a0 . PMID 6034236 .
  6. ↑ Дональд Воет, Джудит Г. Воет: Биохимия, 4-е издание. John Wiley & Sons, 2010, ISBN 978-1-118-13993-6 . С. 381.
  7. ↑ Мартин А. М. Рейнс, Бьёрн Рабе, Рэйчел Э. Ригби, Плезантин Милл, Кэти Р. Астелл, Лаура А. Леттис, Шелаг Бойл, Андреа Лейтч, Маргарет Кейгрен, Фиона Килановски, Пол С. Девенни, Дэвид Секстон, Грэм Граймс, Ян Дж. Холт, Роберт Э. Хилл, Мартин С. Тейлор, Кирсти А. Лоусон, Джулия Р. Дорин: ферментативное удаление рибонуклеотидов из ДНК является важным для целостности и развития генома млекопитающих . Cell 2012, том 149, выпуск 5, 10 мая 2012 г., стр. 1008-1022, cell.com
  8. ↑ Дженнифер А. Доудна, Томас Р. Чех: Химический репертуар природных рибозимов . В кн . : Природа . лента 418 , нет. 6894 , 11 июля 2002 г., стр. 222-228 , DOI : 10.1038 / 418222a ( nature.com [доступ к 19 ноября 2017]).

веб ссылки