Ribonukleaza

Dostupne proteinske strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Ribonucleaza
Ribonucleaza
	Ustilago sphaerogena ribonukleaza U2 sa AMP, 3agn
Identifikatori
Simbol	Ribonuclease
Pfam	PF00545
InterPro	IPR000026
SCOP	1brn
SUPERFAMILY	1brn
Pfam
Dostupne proteinske strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Ribonukleaze (obično skraćeno na RNKaze) nukleaze su koje kataliziraju razlaganje of RNK u manje komponente. Ribonukleaze se dele u endoribonukleaze i egzoribonukleaze, a obuhvataju nekoliko potklasa u EC 2.7 (fosforilitički enzimi) i 3.1 (hidrolitički enzimi) enzimskim klasama.^[2]^[3]

Funkcija

Svi proučavani organizmi sadrže mnoštvo RNKaza, koje pripadaju mnogim različitim klasa, što pokazuje da je degradacija RNK vrlo drevan i važan proces. Kao i čišćenje ćelijske RNK koja više nije potrebnao, RNKaze imaju ključnu ulogu u sazrevanju svih RNK molekula, kako iRNK koji donose genetički materijal za izradu proteina i nekodirajuće RNK koje funkcionišu u raznim ćelijskim procesima. Pored toga, aktivni sistemi degradacija RNK su prva odbrana od RNK virusa i pružaju osnovni mehanizam za naprednije ćelijske imunske strategije, kao što su RNK sistemi.^[4]^[5]

Neke ćelije takođe luče obilne količine nespecifičnih RNKaza, kao što je T1. RNKaze su, dakle, vrlo uobičajene, što je posledica vrlo kratkog životnog veka bilo koje RNK koja nije u zaštićenom okruženju. Važno je napomenuti da su sve molekule unutarćelijske RNK zaštićene od aktivnosti sopstvene RNkaze, brojnim strategijama, uključujući i 5' krajeve, poliadenilaciju 3' kraja, sklopive i unutar RNK- proteinske komplekse (ribonukleoproteinskih čestica ili RNP).

Dodatni mehanizam zaštite je ribonukleazni inhibitor (RI), koji se u nekim vrstama ćelija sastoji od relativno velikog dela ćelijskih proteina (~ 0,1%), a koji se vežu za određene ribonukleaze s najvećim afinitetom od bilo koje interakcije protein-protein; konstanta disocijacije za kompleks RI-RNKaze je ~ 20 fM, pod fiziološkim uslovima. RI se koristi u većini laboratorija koje proučavaju RNK, da se zaštite analizirani uzorci od degradacije dejstvom okolišnim RNKazama.

Slično restrikcionim enzimima, koji režu vrlo specifične sekvence dvolančane DNK, klasifikovane su i razne endoribonukleaze mogu da prepoznaju i deluju na specifične sekvence jednolančane RNK.

RNKaze imaju ključnu ulogu u mnogim biološkim procesima, uključujući angiogenezu i samonekompatibilnost kod cvetnica (angiospermi).^[6]^[7] RNKaznu aktivnost i homologiju ispoljavaju i mnogi toksini koji su odgovorni za odgovor na stres prokariotskih toksin-antitoksin sistema.^[8]

Klassifikacija

Glavni tipovi endoribonukleaza

Struktura RNKaze A

3.1.27.5: RNKaza A je najčešća u istraživanjima. Goveđa pankreasna ribonukleaza A je jedan od najotpornijih enzima koji se obično koriste u laboratorijama; jedan način izolacije je da se provri grubi ćelijski ekstrakt pa se svi enzimi, osim RNKaze A, denaturišu. Specifična je za jednolančanu RNK. Cepa 3'-krajeve nesparenih C i U ostataka, na kraju formirajući 3'-fosforisani proizvod preko međuprodukta 2 ', 3'-cikličnog monofosfata. Po svojoj aktivnosti, ne odgovara ni jednom kofaktoru.^[9]
3.1.26.4: RNKaza H cepa RNK u DNK/RNK dupleksu za produkciju ssDNK. RNKaza H je nespecifična endonukleaza i katalizuje cepanje RNK putem hidrolitskih mehanizama, uz dodatak za enzim vezanog bivalentnog metalnog jona. RNKaza H napušta 5'-fosforilisani produkt.
3.1.26.3: RNKaza III cepa rRNK (16s rRNK i 23s rRNK) iz transkribovanog policistronskog RNK operona, kod prokariota. Takođe razlaže dvostruke lance RNK (dsRNS)-Dicer porodice RNKaze, sečenjem pre-miRNA (duge 60–70bp) na specifičnom mestu i transformiše je u miRNA (22–30bp), koja je aktivno uključena u regulaciju transkripcije i dužine života iRNK.
3.1.26.-??: RNKaza L je interferon-indukovana nukleaza koja, nakon aktivacije, uništava sve RNK u ćeliji.
3.1.26.5: RNkaza P je oblik ribonukleaze koji je jedinstven po tome što je ribozim - ribonukleinske kiseline koji djeluje kao katalizator, na isti način kao enzim. Njegova funkcija je da seče isključivo dodatni, ili prekursorni, redoslijed na tRNA molekulama. RNKaza P je jedan od dva poznata i česta ribozima u prirodi (drugi je na ribozomu). Da je ovaj oblik RNKaze P jprotein i ne sadrži RNK tek nedavno je otkriveno.
3.1.??: RNKaza PhyM je specifična sekvenca za jednolančane RNK. Cepa 3'-kraj neuparenih A i U ostataka.
3.1.27.3: RNkaza T1 je specifična sekvenca za jednolančane RNK. Cepa 3'-kraj neuparenih G ostataka.
3.1.27.1: RNkaza T2 je specifična sekvenca za jednolančane RNK. Cepa 3'-krajeve sva četiri ostatka, prvenstveno 3'-krajeve A ostataka.
3.1.27.4: RNkaza U2 je specifična sekvenca za jednolančane RNK. Cepa 3'-kraj neuparenih A ostataka.
3.1.27.8: RNkaza V je specifična za poliadeninsku i poliuridinsku RNK.

Glavni tipovi egzoribonukleaza

2.7.7.8: Polinukleotid fosforilaza (PNPaza) funkcioniše kao egzonukleaza i nukleotidiltransferaza.
2.7.7.56: RNkaza PH deluje kao egzonukleaza i nukleotidiltransferaza.
3.1.??: RNkaza R je bliski homolog Rnkaze II, ali može, za razliju od nje da degradira RNK sa sekundarnim strukturama, bez pomoći dodatnih faktora.
3.1.13.5: RNkaza D je uključena 3'-ka-5' proces pre-tRNA.
3.1.??: RNkaza T je glavni učesnik u 3'-ka-5' zrenj mnogih stabilnih RNK.
3.1.13.3: Oligoribonukleaza degradira kratke oligonukleotide do mononukleotida.
3.1.11.1: Egzoribonukleaza I degradira jednolančanu RNK od 5'-ka-3', postoji samo kod eukariota.
3.1.13.1: Egzoribonukleaza II je bliski homolog egzoribonukleaze I.

Specifičnost RNKaze

Aktivno mesto izgleda kao velika pukotina, u kojoj svi aktivni bočni ostaci stvaraju zid i dno doline. Raskol je vrlo tanka i mala podloga koja savršeno odgovara u sredini aktivnog mesta, što omogućuje savršenu interakciju s ostacima. Zapravo ima malu izbočinu na području supstrata. Iako, obično većina egzo- i endoribonukleaza nisu karakteristične, nedavno CRISPR / Cas sistem prirodnog prepoznavanja i rezanja DNK je dizajniran da seče i ssRNA u nizu specifičnih načina.^[10]

RNKazna kontaminacija tokom ekstrakcije RNK

Ekstrakcija RNK u molekularno biološkim eksperimentima se uveliko komplikuje pri pojavi sveprisutnih ribonukleaza koji degradiraju uzorke RNK. Određene RNKaze mogu biti izuzetno izdržljive i teško se inaktiviraju u odnosu na neutralizovanje DNKaza. Pored prikazanih ćelijskih RNKaza, postoji nekoliko RNKaza koje su prisutne i u okruženju. RNKaze su evoluirale da imaju mnoge vanćelijske funkcije u različitim organizmima.

Kod ovih lučenih RNKaza, enzimske aktivnosti nisu potrebne za svoju novu, preadaptacijsku ( egzaptacijsku funkciju. Na primjer, imunološke RNKaze deluju na destabilizaciju ćelijske membrane bakterija.

Vidi još

Pankreasna ribonukleaza

Reference

^ Noguchi, Shuji (2010). „Isomerization mechanism of aspartate to isoaspartate implied by structures ofUstilago sphaerogenaribonuclease U2 complexed with adenosine 3′-monophosphate”. Acta Crystallographica Section D. 66 (7): 843—849. ISSN 0907-4449. doi:10.1107/S0907444910019621.
^ Bajrović K; Jevrić-Čaušević A.; Hadžiselimović R., ур. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Sarajevo: Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB). ISBN 9958-9344-1-8.
^ Kapur Pojskić L., ур. (2014). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (2. изд.). Sarajevo: Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB). ISBN 978-9958-9344-8-3.
^ Graeme K.; Hunter G. K. (2000). Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. London: Academic Press. ISBN 0-12-361811-8.
^ Nelson D. L.; Michael M.; Cox M. M. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman. ISBN 978-1-4641-0962-1.
^ Michael B. Sporn; Anita B. Roberts (2012-12-06). Peptide Growth Factors and Their Receptors II. Springer Science & Business Media. стр. 556—. ISBN 978-3-642-74781-6.
^ V. Raghavan (2012-12-06). Developmental Biology of Flowering Plants. Springer Science & Business Media. стр. 237—. ISBN 978-1-4612-1234-8.
^ Ramage, Holly R.; Connolly, Lynn E.; Cox, Jeffery S.; Rosenberg, Susan M. (2009-12-11). „Comprehensive Functional Analysis of Mycobacterium tuberculosis Toxin-Antitoxin Systems: Implications for Pathogenesis, Stress Responses, and Evolution”. PLoS Genetics. 5 (12): e1000767. doi:10.1371/journal.pgen.1000767.
^ „RNase A”. biooscientific.com. Архивирано из оригинала 19. 05. 2014. г. Приступљено 2015-11-07.
^ Tamulaitis, Gintautas; Kazlauskiene, Migle; Manakova, Elena; Venclovas, Česlovas; Nwokeoji, Alison O.; Dickman, Mark J.; Horvath, Philippe; Siksnys, Virginijus (2014). „Programmable RNA Shredding by the Type III-A CRISPR-Cas System of Streptococcus thermophilus”. Molecular Cell. 56 (4): 506—517. doi:10.1016/j.molcel.2014.09.027.

Literatura

D'Alessio G and Riordan JF, eds. (1997) Ribonucleases: Structures and Functions, Academic Press.
Gerdes K, Christensen SK and Lobner-Olesen A (2005). "Prokaryotic toxin-antitoxin stress response loci". Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.

Spoljašnje veze

[Noguchi2010-1] Noguchi, Shuji (2010). „Isomerization mechanism of aspartate to isoaspartate implied by structures ofUstilago sphaerogenaribonuclease U2 complexed with adenosine 3′-monophosphate”. Acta Crystallographica Section D. 66 (7): 843—849. ISSN 0907-4449. doi:10.1107/S0907444910019621.

[2] Bajrović K; Jevrić-Čaušević A.; Hadžiselimović R., ур. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Sarajevo: Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB). ISBN 9958-9344-1-8.

[3] Kapur Pojskić L., ур. (2014). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (2. изд.). Sarajevo: Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB). ISBN 978-9958-9344-8-3.

[4] Graeme K.; Hunter G. K. (2000). Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. London: Academic Press. ISBN 0-12-361811-8.

[5] Nelson D. L.; Michael M.; Cox M. M. (2013). Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman. ISBN 978-1-4641-0962-1.

[SpornRoberts2012-6] Michael B. Sporn; Anita B. Roberts (2012-12-06). Peptide Growth Factors and Their Receptors II. Springer Science & Business Media. стр. 556—. ISBN 978-3-642-74781-6.

[Raghavan2012-7] V. Raghavan (2012-12-06). Developmental Biology of Flowering Plants. Springer Science & Business Media. стр. 237—. ISBN 978-1-4612-1234-8.

[8] Ramage, Holly R.; Connolly, Lynn E.; Cox, Jeffery S.; Rosenberg, Susan M. (2009-12-11). „Comprehensive Functional Analysis of Mycobacterium tuberculosis Toxin-Antitoxin Systems: Implications for Pathogenesis, Stress Responses, and Evolution”. PLoS Genetics. 5 (12): e1000767. doi:10.1371/journal.pgen.1000767.

[9] „RNase A”. biooscientific.com. Архивирано из оригинала 19. 05. 2014. г. Приступљено 2015-11-07.

[10] Tamulaitis, Gintautas; Kazlauskiene, Migle; Manakova, Elena; Venclovas, Česlovas; Nwokeoji, Alison O.; Dickman, Mark J.; Horvath, Philippe; Siksnys, Virginijus (2014). „Programmable RNA Shredding by the Type III-A CRISPR-Cas System of Streptococcus thermophilus”. Molecular Cell. 56 (4): 506—517. doi:10.1016/j.molcel.2014.09.027.

[2]

[3]

[1]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]