Ribonuclease - Ribonuclease

ribonuclease
3agn.png
Ustilago sphaerogena Ribonuclease U2 com AMP PDB entrada 3agn
Identificadores
Símbolo Ribonuclease
Pfam PF00545
InterPro IPR000026
SCOP2 1brn / SCOPe / SUPFAM

A ribonuclease (comumente abreviada como RNase ) é um tipo de nuclease que catalisa a degradação do RNA em componentes menores. Ribonucleases pode ser dividido em endorribonucleases e exoribonucleases , e compreendem vários sub-classes dentro do CE 2,7 (para os enzimas phosphorolytic) e 3,1 (para as enzimas hidrolíticas) classes de enzimas.

Função

Todos os organismos estudados contêm muitas RNases de duas classes diferentes, mostrando que a degradação do RNA é um processo muito antigo e importante. Além de limpar o RNA celular que não é mais necessário, as RNases desempenham papéis importantes na maturação de todas as moléculas de RNA, tanto RNAs mensageiros que carregam material genético para a produção de proteínas, quanto RNAs não codificantes que funcionam em diversos processos celulares. Além disso, os sistemas ativos de degradação de RNA são a primeira defesa contra os vírus de RNA e fornecem a maquinaria subjacente para estratégias imunológicas celulares mais avançadas, como o RNAi .

Algumas células também secretam grandes quantidades de RNases não específicas, como A e T1. RNases são, portanto, extremamente comuns, resultando em tempos de vida muito curtos para qualquer RNA que não esteja em um ambiente protegido. É importante notar que todos os RNAs intracelulares são protegidos da atividade de RNase por uma série de estratégias, incluindo capeamento final 5 ' , poliadenilação final 3' , formação de um duplex RNA · RNA e dobramento dentro de um complexo de proteína de RNA ( partícula de ribonucleoproteína ou RNP) .

Outro mecanismo de proteção é o inibidor de ribonuclease (RI) , que compreende uma fração relativamente grande de proteína celular (~ 0,1%) em alguns tipos de células e que se liga a certas ribonucleases com a maior afinidade de qualquer interação proteína-proteína ; a constante de dissociação para o complexo RI-RNase A é ~ 20 fM em condições fisiológicas. RI é usado na maioria dos laboratórios que estudam RNA para proteger suas amostras contra a degradação de RNases ambientais.

Semelhante às enzimas de restrição , que clivam sequências altamente específicas de DNA de fita dupla , uma variedade de endoribonucleases que reconhecem e clivam sequências específicas de RNA de fita simples foram recentemente classificadas.

RNases desempenham um papel crítico em muitos processos biológicos, incluindo angiogênese e auto-incompatibilidade em plantas com flores (angiospermas). Foi demonstrado que muitas toxinas de resposta ao estresse de sistemas de toxina-antitoxina procariótica têm atividade RNase e homologia .

Classificação

Principais tipos de endoribonucleases

Estrutura da RNase A
  • EC 3.1.27.5 : RNase A é uma RNase comumente usada em pesquisas. RNase A ( por exemplo , ribonuclease A pancreática bovina: PDB : 2AAS ) é uma das enzimas mais resistentes em uso laboratorial comum; um método de isolá-lo é ferver um extrato celular bruto até que todas as enzimas, exceto RNase A, sejam desnaturadas . É específico para RNAs de fita simples. Ele cliva a extremidade 3 'dos ​​resíduos C e U desemparelhados, formando em última análise um produto 3' -fosforilado por meio de um intermediário de monofosfato cíclico 2 ', 3'. Não requer cofatores para sua atividade
  • EC 3.1.26.4 : RNase H é uma ribonuclease que cliva o RNA em um duplex de DNA / RNA para produzir ssDNA. A RNase H é uma endonuclease não específica e catalisa a clivagem do RNA por meio de um mecanismo hidrolítico, auxiliado por um íon metálico divalente ligado a uma enzima. RNase H deixa um produto 5'-fosforilado.
  • EC 3.1.26.3 : RNase III é um tipo de ribonuclease que cliva o rRNA (rRNA 16s e rRNA 23s) do operon de RNA policistrônico transcrito em procariotos. Ele também digere RNA de fita dupla (dsRNA) - família Dicer de RNAse, cortando o pré-miRNA (60-70 pb de comprimento) em um local específico e transformando-o em miRNA (22-30 pb), que está ativamente envolvido na regulação da transcrição e tempo de vida do mRNA.
  • Número EC 3.1.26 .- ??: RNase L é uma nuclease induzida por interferon que, após a ativação, destrói todo o RNA dentro da célula
  • EC 3.1.26.5 : RNase P é um tipo de ribonuclease único por ser uma ribozima - um ácido ribonucleico que atua como um catalisador da mesma forma que uma enzima . Uma de suas funções é clivar uma sequência líder da extremidade 5 'de um pré- tRNA de fita . RNase P é uma das duas ribozimas de turnover múltiplas conhecidas na natureza (a outra é o ribossomo ). Nas bactérias, a RNase P também é responsável pela atividade catalítica das holoenzimas, que consistem em uma apoenzima que forma um sistema enzimático ativo por combinação com uma coenzima e determina a especificidade desse sistema para um substrato. Uma forma de RNase P que é uma proteína e não contém RNA foi descoberta recentemente.
  • Número EC 3.1. ??: RNase PhyM é sequência específica para RNAs de fita simples. Ele cliva a extremidade 3 'dos ​​resíduos A e U desemparelhados.
  • EC 3.1.27.3 : RNase T1 é sequência específica para RNAs de fita simples. Ele cliva a extremidade 3 'dos ​​resíduos G desemparelhados.
  • EC 3.1.27.1 : RNase T2 é sequência específica para RNAs de fita simples. Ele cliva a extremidade 3 'de todos os 4 resíduos, mas preferencialmente a extremidade 3' de As.
  • EC 3.1.27.4 : RNase U2 é sequência específica para RNAs de fita simples. Ele cliva a extremidade 3 'dos ​​resíduos A desemparelhados.
  • EC 3.1.27.8 : RNase V é específico para RNA de poliadenina e poliuridina.
  • EC 3.1.26.12 : RNase E é uma ribonuclease de origem vegetal, que modula as respostas SOS em bactérias, para uma resposta ao estresse de danos ao DNA pela ativação do mecanismo SOS pela via de transdução de sinal dependente de RecA / LexA que transcricionalmente deprime uma multiplicidade de genes que levam à interrupção do trânsito da divisão celular, bem como ao início do reparo do DNA.
  • EC 3.1.26.- : RNase G Está envolvida no processamento da extremidade 16 'do rRNA 5s. Está relacionado à separação cromossômica e divisão celular. É considerado um dos componentes dos feixes de filamentos axiais citoplasmáticos. Também se pensa que pode regular a formação desta estrutura.

Principais tipos de exoribonucleases

Especificidade de RNase

O local ativo se parece com um vale em fenda onde todos os resíduos do local ativo criam a parede e o fundo do vale. a fenda é muito fina e o pequeno substrato se encaixa perfeitamente no meio do sítio ativo, o que permite uma interação perfeita com os resíduos. Na verdade, ele tem uma pequena curvatura no local que o substrato também tem. Embora, geralmente, a maioria das exo e endoribonucleases não sejam sequenciadas específicas, recentemente o sistema CRISPR / Cas que reconhece e corta o DNA nativamente foi projetado para clivar o ssRNA de uma maneira específica para a sequência.

Contaminação de RNase durante a extração de RNA

A extração de RNA em experimentos de biologia molecular é muito complicada pela presença de ribonucleases resistentes e onipresentes que degradam as amostras de RNA. Certos RNases podem ser extremamente resistentes e inativá- los é difícil em comparação com DNases neutralizantes . Além das RNases celulares que são liberadas, existem várias RNases que estão presentes no meio ambiente. RNases evoluíram para ter muitas funções extracelulares em vários organismos. Por exemplo, RNase 7, um membro da superfamília RNase A , é secretado pela pele humana e serve como uma defesa antipatogênica potente. Nessas RNases secretadas, a atividade enzimática da RNase pode nem mesmo ser necessária para sua nova função exaptada . Por exemplo, as RNases imunes atuam desestabilizando as membranas celulares das bactérias.

Referências

Fontes

  • D'Alessio G e Riordan JF, eds. (1997) Ribonucleases: Structures and Functions , Academic Press.
  • Gerdes K, Christensen SK e Lobner-Olesen A (2005). "Loci de resposta ao estresse de toxina-antitoxina procariótica". Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.

links externos