Ribonukleaza

Из Википедије, слободне енциклопедије
Ribonucleaza
3agn.png
Ustilago sphaerogena ribonukleaza U2 sa AMP, 3agn[1]
Identifikatori
Simbol Ribonuclease
Pfam PF00545
InterPro IPR000026
SCOP 1brn
Superfamilija 1brn

Ribonuleaze (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[уреди]

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[уреди]

Glavni tipovi endoribonukleaza[уреди]

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[уреди]

Specifičnost RNKaze[уреди]

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[уреди]

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[уреди]

Reference[уреди]

  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. 
  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. 
  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. 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. 

Literatura[уреди]

  • 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[уреди]