Ribonukleaz E - Ribonuclease E


Ribonukleaz E
Identifikatorlar
EC raqami3.1.26.12
CAS raqami76106-82-6
Ma'lumotlar bazalari
IntEnzIntEnz ko'rinishi
BRENDABRENDA kirish
ExPASyNiceZyme ko'rinishi
KEGGKEGG-ga kirish
MetaCycmetabolik yo'l
PRIAMprofil
PDB tuzilmalarRCSB PDB PDBe PDBsum

Ribonukleaz E a bakterial ribonukleaz qayta ishlashda qatnashadigan ribosomal RNK (9S dan 5S rRNK) va ommaviy uyali RNKning kimyoviy degradatsiyasi.

Uyali lokalizatsiya

RNase E hujayra membranasi oqsil kompleksining bir qismi, chunki u ribosomalar va xom membranalar bilan cho'kindi. Mikroskopda ichki sitoplazmatik membranaga yoki a ga joylashtirilgan RNase E yorlig'i mavjud spiral sitoskeletal ichki qatlam bilan chambarchas bog'liq tuzilish.

Protein tuzilishi

Ushbu ferment 1061 qoldiqni o'z ichiga oladi va 5'N-terminalda joylashgan katta domen va 3 'C-terminalda joylashgan kichik domen bo'lgan ikkita funktsional mintaqaga bo'linadi.[1] Esa N-terminal yarmi katalitik domen hosil qiladi, C-terminali yarmi hosil qiladi a degradosoma[2] iskala domeni. Metall bog'laydigan cho'ntak ularni RNase E oqsil tuzilishi o'rtasida ajratib turadi.[3] Degradosoma shakllanishi E. coli o'sishi uchun muhim rol o'ynamasa ham,[4][5][6] C-terminal yarmining o'chirilishi ba'zi RNase E substratlarining parchalanish tezligini pasaytirgani aniqlandi.[7][8]

Tetramerik konformatsiyada Ribonukleaza E funktsiyasi mavjud bo'lib, unda to'rtta kichik birlik o'zaro bog'lanib, dastani mintaqasida bog'langan ikkita qaychiga o'xshash tuzilma hosil qiladi. Qaychi pichog'i katta domendan, dastasi esa kichik domendan qilingan. In katalitik sayt katta domendan RNase H subdomain, DNase I subdomain, S1 subdomain va 5 ’sezgir mintaqani o'z ichiga olgan to'rtta subdomain mavjud. Ushbu to'rtta bo'linma o'z funktsiyalari va gomologik strukturaviy burmalarga o'xshashligi asosida bo'linadi. RNase H N-terminalning boshida joylashgan va RNase H nomi bilan atalgan endoribonukleaza oila o'xshash tuzilishga ega bo'lganligi sababli; ammo, RNase H katalitik funktsiya o'rniga strukturaviy funktsiya vazifasini bajaradi, chunki u faol joy qoldig'i yo'q.[9][10] Keyinchalik, S1 subdomain va 5 'sezgir mintaqasi RNase H katlamiga joylashtirilgan. RNase E S1 domeni OB katlamini qabul qiladi, unda moslashuvchan tsikllar yaxshi buyurtma qilingan beshta simli β-barrel yadro.[11] R ribonukleazda S1 domeni nafaqat tetramerik shakllanishiga yordam beradi to'rtinchi tuzilish dimerizatsiya bilan, shuningdek, RNKni osonlashtirish uchun substrat bilan bog'lanish joyi bo'lib xizmat qiladi gidroliz Ushbu tetramerik ferment tarkibidagi katalitik domenlar tomonidan.[12][11] S1 subdomeni bilan 5 ’sezgir mintaqa substrata bog'laydigan joy vazifasini bajaradi, bu esa bir subunitdagi maqsadli RNK molekulasini barqarorlashtirishga yordam beradi, shunda dimer ichidagi boshqa subbirlik qiziqish RNKini ajratishi mumkin.[11] DNase I subdomainida joylashgan katalitik joydan uzoqlikda joylashgan 5 'sezgir mintaqasi. RNase E katalitik uchastkasining so'nggi subdomeni DNase I bo'lib, u ikki zanjirli DNKni ajratib turadigan endonukleaza tuzilishiga konformatsion o'xshashligi bilan nomlangan.[9] Ribonukleaza E da dimer interfeysida ustunlik qilish uchun DNase I subdomain o'zini o'zi to'ldiradi.[10][11] Shuningdek, RNK magistralining gidrolitik hujumi bilan parchalanishga vositachilik qiluvchi ikkita magnezium ioni biriktiruvchi joy va ikkita subbirlikdan tashkil topgan dimerni barqarorlashtirishga yordam beradigan ikkita sink ionini bog'laydigan joy mavjud.[3]

Funktsiya

Escherichia coli endoribonukleaza E gen ekspressioniga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu nafaqat pishib etish uchun muhim ahamiyatga ega ribosomal RNK (rRNK) va transfer RNK (tRNA), shuningdek, tezda degradatsiyaga uchraydi xabarchi RNK[13] (mRNA) tomonidan gidroliz reaktsiya.

Ning pishib etishida rRNK prekursor, qayta ishlash uchun substratlar yalang'och RNKlar emas, balki birmuncha to'liq bo'lmagan, o'zgartirilmagan pre-RNK-ribosoma oqsil komplekslari. Ikkala oldingi16S va oldindan23S rRNKlari birlamchi RNK-oqsil kompleksidan chiqarib tashlanadi RNase III, 5 'monofosforillangan bo'linish mahsulotlarini ishlab chiqarish orqali rRNK kamolotidagi keyingi bosqichlarni faollashtiradi. RNase E 17S ning 16S kashfiyotchisini yanada qisqartiradi rRNK. Ushbu harakat 5 'pishib etish jarayonini engillashtirishga yordam beradi rRNK RNase G tomonidan[14] va 5S rRNKgacha aktsiz qilish uchun ikkita bo'linishni amalga oshiring. Bo'lgan holatda tRNKlar, 86 dan taxminan 50 ta tRNK E. coli tarkibidagi turlarga RNase E. kerak bo'ladi, ribonukleaza E yorilib ketadi tRNK - tRNKlarning 3 'uchidagi birlamchi transkriptlarni o'z ichiga olgan. Ushbu bo'linishlar alohida tRNK prekursorlarini ajratish va tRNKlarni mRNKlardan yoki terminatorlar sekanslaridan ajratish uchun xizmat qiladi. Ribonukleaza E ning asosiy vazifasi 3 'ekzonukleazalar orqali kirishni ta'minlash uchun etuk 3' uchidan tashqarida joylashgan joyni yopishdir.[15][16]

MRNA degradatsiyasida ribonukleaza E A va U ga boy mintaqalarda bitta simli RNKni tanib oladi va ajratadi.[9] RNase E katalitik domeni 5-monofosfat RNK terminiga selektiv ravishda bog'lanadi, lekin 3 ′ dan 5 ′ yo'nalishda bo'linish rejimiga ega. RNase E 3 dan 5 gacha skanerlash mexanizmi yordamida dekolte maydonlarini aniqlay oladi.[17] RNase E ning ushbu substratlarning 5′-monofosforillangan uchiga tutashtirishi fermentni protsessiv rejimda yuzaga keladigan yo'naltirilgan bo'linishlar uchun yo'naltiradi. RNK yo'q bo'lganda, S1 subdomain va RNase E ning 5-sezgir joyi ikkalasi ham atrofdagi erituvchiga ta'sir qiladi va RNKning oson bog'lanishiga imkon beradi. RNK ishtirokida maqsadli RNK birlashtirilgan S1 subdomain va 5 ′ sensori bilan ochiq konfiguratsiyaga bog'lanadi. RNK asosan 5-datchikning bog'lanish yaqinligi bilan bog'langan va ga yo'naltirilgan hidrofob S1 subdomainidagi sirt patch. S1 subdomeni molekulani yo'naltirish uchun harakat qilganda, 5 ′ sezgir cho'ntak, ehtimol substrat bilan bog'lanishning muhim qismiga hissa qo'shadi. Ushbu ikkita sayt RNKni ushlab turadi, termoyadroviy 5 / S1 subdomeni esa bitta kompleks sifatida yopiq konfiguratsiyaga o'tadi. Bu substratni yaqinlikka olib keladi katalitik sayt qaerda a gidroksil guruhi tomonidan fosfat magistraliga hujum qiladi nukleofil hujum reaktsiyasi. Ushbu javob magniy ioni vositachiligida bo'ladi. Qiziqish RNKsi bo'linib, reaktsiya natijasida hosil bo'ladigan mahsulotlar RNase E ochiq konfiguratsiyaga qaytishi bilan ajralib chiqadi. Bundan tashqari, RNase E o'zini o'zi boshqarishi mumkin, bunda ribonukleaza mRNK umumiy uyali RNase E faolligi uchun sensori bo'lib xizmat qiladi va shu bilan substratlar mavjudligi va o'sish sur'atlari o'zgarishi tufayli RNase E faolligini cheklaydi.[2]

E. coli va boshqa organizmlarning ribonukleazasi E bilan taqqoslash

E ning ribonukleaza bilan o'zaro bog'liq bo'lgan turli xil bakteriyalar ketma-ketligi bo'yicha hizalamaya asoslangan Escherichia coli, taxminan 70% sekanslar ketma-ketlikning boshida yuqori darajada saqlanib qolgan va oxirigacha yomon saqlanib qolgan. Boshqa beshta organizm ketma-ketligini ribonukleaza E ketma-ketligi bilan taqqoslaganda, ketma-ketliklarning aksariyati bir xil qoldiqlarni N-terminal chunki ribonukleaza E / G oilasi a'zosi bir xil gidroliz funktsiyasiga ega.[10] Boshqacha qilib aytganda, ribonukleaza E / G oila a'zosining katta katalitik sohasi deyarli bir xil. Aksincha, joylashgan kichik strukturaviy domen C-terminali, turli xil organizmlar uchun har xil, chunki kichik domen tarkibida boshqa fermentlar uchun iskala vazifasini bajaradigan tizimli ketma-ketlik mavjud.[3][10] Masalan, ichida joylashgan ribonukleaza E Cedecea davisae S3JYP0 genidan kelib chiqqan.[18] E ribonukleaza tuzilishini kuzatayotganda Cedecea davisae, katalitik domen ketma-ketlikda 31-119 qoldiqda joylashgan S1 motifini va ketma-ketlikdagi 404-407 qoldiqda joylashtirilgan metallni bog'laydigan joyni o'z ichiga oladi, ular S1 domeni va RNase E da metall bilan bog'lanish domeni bilan bir xil pozitsiyada. Escherichia coli.[18]

Evolyutsion tarix

Ribonukleazlar (RNazlar) oqsillari oilasiga asosan jalb qilingan RNK metabolizm, RNK kamolotida muhim rol o'ynash, RNKning so'nggi aylanishi va hujayradagi aberrant RNK yoki muddati o'tgan turlarning degradatsiyasi.[19] Ular tasniflanadi ekzoribonukleazalar va endoribonukleazalar ularning degradativ faoliyatiga asoslangan. Ribonukleaza E (RNase E) dastlab endoribonukleaza sifatida topilgan Escherichia coli shtamm K12. DNK ketma-ketligini tahlil qilish asosida, ortologlar E. coli RNase E ning o'nlab evolyutsion jihatdan har xil bakteriyalar turlari orasida mavjudligi taxmin qilingan. E. coli-da ribonukleaza E fermenti ko'p mRNAlarning parchalanishi kabi RNK metabolizmini tartibga solish orqali hujayralar hayotiyligini boshqarishda muhim rol o'ynaydi va pre-tRNKlarning qayta ishlashini faollashtiradi.[20] Degradatsiyaga uchragan funktsiyadan tashqari, RNase E 5S prekursorlarining kamoloti uchun zarurdir ribosomal RNK, tRNKlar, va RNase P ning M1 RNK komponenti ribozim.[20][3]

Adabiyotlar

  1. ^ Cohen SN, McDowall KJ (mart 1997). "RNase E: hali ham ajoyib sirli ferment". Molekulyar mikrobiologiya. 23 (6): 1099–106. doi:10.1111 / j.1365-2958.1997.tb02593.x. PMID  9106202.
  2. ^ a b Vanzo NF, Li YS, Py B, Blum E, Xiggins CF, Raynal LC va boshq. (Sentyabr 1998). "Ribonukleaza E Escherichia coli RNK degradosomasidagi oqsillarning o'zaro ta'sirini tashkil qiladi". Genlar va rivojlanish. 12 (17): 2770–81. doi:10.1101 / gad.12.17.2770. PMC  317140. PMID  9732274.
  3. ^ a b v d Koslover DJ, Callaghan AJ, Marcaida MJ, Garman EF, Martick M, Scott WG, Luisi BF (avgust 2008). "Escherichia coli RNase E apoprotein kristalli tuzilishi va RNK degradatsiyasi mexanizmi". Tuzilishi. 16 (8): 1238–44. doi:10.1016 / j.str.2008.04.017. PMC  2631609. PMID  18682225.
  4. ^ McDowall KJ, Cohen SN (yanvar 1996). "Rne geni mahsulotining N-terminal domeni RNase E faolligiga ega va argininga boy RNK bilan bog'lanish joyi bilan bir-biriga to'g'ri kelmaydi". Molekulyar biologiya jurnali. 255 (3): 349–55. doi:10.1006 / jmbi.1996.0027. PMID  8568879.
  5. ^ Lopez PJ, Marchand I, Joys SA, Dreyfus M (iyul 1999). "Escherichia coli degradosomasini tashkil qiluvchi RNase E ning C-terminal yarmi mRNA degradatsiyasida ishtirok etadi, ammo in vivo jonli ravishda rRNK qayta ishlanmaydi". Molekulyar mikrobiologiya. 33 (1): 188–99. doi:10.1046 / j.1365-2958.1999.01465.x. PMID  10411735.
  6. ^ Ow MC, Liu Q, Kushner SR (2000 yil noyabr). "Escherichia coli-da mRNA parchalanishi va rNKni qayta ishlashini tahlil qilish, RNase E-ga asoslangan degradosoma yig'ilishi bo'lmaganda". Molekulyar mikrobiologiya. 38 (4): 854–66. doi:10.1046 / j.1365-2958.2000.02186.x. PMID  11115119.
  7. ^ Khemici V, Poljak L, Toeska I, Carpousis AJ (2005 yil may). "O'lik qutidagi RNK helikaz RhlB ribosomasiz mRNKning RNase E tomonidan parchalanishini osonlashtirganiga in vivo jonli dalillar". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 102 (19): 6913–8. Bibcode:2005 yil PNAS..102.6913K. doi:10.1073 / pnas.0501129102. PMC  1100780. PMID  15867149.
  8. ^ Morita T, Kawamoto H, Mizota T, Inada T, Aiba H (2004 yil noyabr). "RNK degradosomasidagi enolaza glyukoza tashuvchisi mRNKning tez yemirilishida Escherichia coli-dagi fosfosugar stressiga javoban hal qiluvchi rol o'ynaydi". Molekulyar mikrobiologiya. 54 (4): 1063–75. doi:10.1111 / j.1365-2958.2004.04329.x. PMID  15522087.
  9. ^ a b v Callaghan AJ, Marcaida MJ, Stead JA, McDowall KJ, Scott WG, Luisi BF (oktyabr 2005). "Escherichia coli RNase E katalitik domenining tuzilishi va RNK aylanishiga ta'siri". Tabiat. 437 (7062): 1187–91. Bibcode:2005 yil. Tabiat. 537.1187C. doi:10.1038 / nature04084. PMID  16237448. S2CID  4413278.
  10. ^ a b v d Kime L, Jourdan SS, McDowall KJ (2008). "RNase E / G fermentlari oilasining substratlarini aniqlash va tavsiflash". Enzimologiyadagi usullar. 447: 215–41. doi:10.1016 / S0076-6879 (08) 02212-X. PMID  19161846.
  11. ^ a b v d Schubert M, Edge RE, Lario P, Cook MA, Strynadka NC, Mackie GA, McIntosh LP (2004 yil iyul). "RNase E S1 domenining strukturaviy tavsifi va uning oligonukleotid bilan bog'lovchi va dimerizatsiya interfeyslarini aniqlash". Molekulyar biologiya jurnali. 341 (1): 37–54. doi:10.1016 / j.jmb.2004.05.061. PMID  15312761.
  12. ^ Callaghan AJ, Grossmann JG, Redko YU, Ilag LL, Moncrieffe MC, Symmons MF va boshq. (2003 yil dekabr). "Escherichia coli ribonukleaza E amino-terminal katalitik domenining to'rtinchi tuzilishi va katalitik faolligi". Biokimyo. 42 (47): 13848–55. doi:10.1021 / bi0351099. PMID  14636052.
  13. ^ Steege DA (avgust 2000). "Bakteriyalarda mRNK yemirilishining paydo bo'ladigan xususiyatlari". RNK. 6 (8): 1079–90. doi:10.1017 / S1355838200001023. PMC  1369983. PMID  10943888.
  14. ^ Li, Chjunvey; Pandit, Shilpa; Deutscher, Murray P. (1999-05-17). "RNase G (CafA oqsili) va RNase E ikkalasi ham 16S ribosomal RNK ning 5 p kamolotga yetishi uchun kerak". EMBO jurnali. 18 (10): 2878–2885. doi:10.1093 / emboj / 18.10.2878. ISSN  0261-4189. PMC  1171368. PMID  10329633.
  15. ^ Ow, Mariya S.; Kushner, Sidney R. (2002-05-01). "RNase E tomonidan tRNA kamolotini boshlash E. coli hujayralarining hayotiyligi uchun juda muhimdir". Genlar va rivojlanish. 16 (9): 1102–1115. doi:10.1101 / gad.983502. ISSN  0890-9369. PMC  186257. PMID  12000793.
  16. ^ Li, Chjunvey; Deutscher, Myurrey (2002-02-01). "RNase E Escherichia coli tRNA prekursorlarining kamolotida muhim rol o'ynaydi". RNK (Nyu-York, NY). 8 (1): 97–109. doi:10.1017 / S1355838202014929. PMC  1370232. PMID  11871663.
  17. ^ Feng Y, Vikers TA, Koen SN (2002 yil noyabr). "RNase E katalitik sohasi dekolte uchastkasini tanlashda o'ziga xos 3 'dan 5' gacha yo'nalishni ko'rsatadi". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 99 (23): 14746–51. Bibcode:2002 yil PNAS ... 9914746F. doi:10.1073 / pnas.202590899. PMC  137490. PMID  12417756.
  18. ^ a b Martinetti Lucchini G, Altwegg M (iyul, 1992). "Aeromonas turiga taksonomik vosita sifatida rRNA genlarini cheklash naqshlari". Xalqaro sistematik bakteriologiya jurnali. 42 (3): 384–9. doi:10.1099/00207713-42-3-384. PMID  1380286.
  19. ^ Arraiano CM, Andrade JM, Domingues S, Guinote IB, Malecki M, Matos RG va boshq. (Sentyabr 2010). "Gen ekspressionini boshqarishda RNKni qayta ishlash va degradatsiyasining hal qiluvchi roli". FEMS Mikrobiologiya sharhlari. 34 (5): 883–923. doi:10.1111 / j.1574-6976.2010.00242.x. PMID  20659169.
  20. ^ a b Macki, Jorj A. (2013). "RNase E: bakterial RNKni qayta ishlash va parchalanish interfeysida". Tabiat sharhlari. Mikrobiologiya. 11 (1): 45–57. doi:10.1038 / nrmicro2930. ISSN  1740-1534. PMID  23241849. S2CID  8549476.

Tashqi havolalar