A ribonukleáz (rövidítve RNáz) egy olyan nukleázfajta, amely katalizálja az RNS kisebb komponensekké történő degradációját. A ribonukleázok feloszthatók endoribonukleázokra és exoribonukleázokra, EC 2.7 (a foszforolitikus enzimek esetében) és EC 3.1 (a hidrolitikus enzimek esetében) enzimcsoportokba tartoznak.

FunkcióSzerkesztés

A legtöbb vizsgált organizmus több különböző RNázt tartalmaz, ami arra enged következtetni, hogy az RNS lebomlása nagyon ősi és fontos folyamat. A már nem szükséges sejtes RNS tisztítása mellett az RNázok kulcsszerepet játszanak az összes RNS-molekula érlelésében, mind a hírvivő RNS-ek, amelyek fehérjék előállításához szükséges genetikai anyagot hordoznak, mind a nem kódoló RNS-ek, amelyek különböző sejtes folyamatokban játszanak szerepet. Ezenkívül elsősorban az aktív RNS-lebontási rendszerek jelentik a védelmet az RNS-vírusok ellen, (például SARS-CoV 2) és ezek biztosítják a bonyolultabb sejtes immunstratégiák, például az RNSi mögöttes mechanizmusát.

Néhány sejt rengeteg RNáz-t termel, például az A és a T1 RNázokat. Az RNázok ezért rendkívül gyakoriak, ami nagyon rövid élettartamot eredményez minden olyan RNS részére, amely nincs védett környezetben. Érdemes megjegyezni, hogy az összes intracelluláris RNS megvédése az RNáz-aktivitástól lehetséges természetes módon is, ideértve az 5'-végzárást, a 3'-végi poliadenilezést és az RNS-fehérjekomplexum (ribonukleoprotein- részecske) behajtását.

A védelem másik módját a ribonukleáz inhibitorok (RI-k) szolgálják, amelyek egyes sejttípusokban viszonylag nagy mennyiségű (~ 0,1%) sejtfehérjét tartalmaznak. Az RI-RNáz komplex disszociációs állandója fiziológiai körülmények között ~ 20 fM. Ribonukleáz inhibitorokat a legtöbb RNS-t vizsgáló laboratóriumban használják, hogy megvédjék RNS tartalmú mintáikat a környezeti RNázok általi degradációtól.

A restrikciós enzimekhez hasonlóan, amelyek a DNS-t egy specifikus szekvenciájánál vágják el, a közelmúltban számos olyan endoribonukleázt azonosítottak, amelyek felismerik és elvágják az RNS specifikus szekvenciáit.

Az RNázok fontos szerepet játszanak számos biológiai eljárásban, mint például az angiogenezis.[1][2] A prokarióta toxin-antitoxin rendszerek számos stressz-válasz toxinjáról kimutatták, hogy RNáz-aktivitással és homológiával rendelkeznek.[3]

OsztályozásSzerkesztés

Az endoribonukleázok fő típusaiSzerkesztés

 
Az RNáz A szerkezete
  • EC 3.1.27.5: Az RNáz A egy RNáz, amelyet kutatások során gyakran használnak. Az RNáz A (pl. szarvasmarha hasnyálmirigy ribonukleáz A: PDB : 2AAS) az egyik legellenállóbb enzim, amivel laboratóriumi felhasználás során találkozhatunk; izolálásának egyik módszere a nyers sejtkivonat melegítése, addig amíg az összes enzim denaturálódik.[4][5]
  • EC 3.1.26.4: Az RNáz H egy ribonukleáz, amely hasítja az RNS-t egy DNS/RNS duplexben ssDNS termeléséhez. Az RNáz H egy nem specifikus endonukleáz, és a hidrolitikus mechanizmus alapján katalizálja az RNS hasítását; a folyamatot egy enzimhez kötött kétértékű fémion segíti. Az RNáz H 5'-foszforilezett komponenst hagy maga után.[6]
  • EC 3.1.26.3: Az RNáz III egy olyan ribonukleáztípus, amely hasítja az rRNS-t. Emellett emészti az (dsRNS)-Dicer családba tartozó RNS-ek részlegesen kettős szálát: egy elő-miRNS-t (60–70 bp hosszú) egy adott helyen elhasít és átalakít a miRNS-sé (22–30 bp), amely aktívan részt vesz a transzkripció szabályozásában.
  • EC-szám: 3.1.26.?: Az RNáz L egy interferon által indukált nukleáz, amely aktiválódásakor a sejtben lévő összes RNS-t elpusztítja
  • EC 3.1.26.5: Az RNáz P a ribonukleázok egy olyan típusa, amely egyedülálló abban az értelemben, hogy egy ribozim-ribonukleinsav, amely ugyanúgy katalizátorként működik, mint egy enzim. Az egyik funkciója egy vezetőszekvencia leválasztása az egyszálú elő-tRNS 5' végéről. Az RNáz P a két ismert, többszörös forgalmú ribozim jellegű RNázok egyike (a másik a riboszóma). A baktériumokban az RNáz P felelős a holoenzimek katalitikus aktivitásáért is, amelyek egy apoenzimből állnak, mely koenzimmel kombinálva aktív enzimrendszert alkot, és meghatározza ennek a rendszernek a szubsztrátra való specifitását. Nemrégiben felfedezték az RNáz P olyan formáját is, amely fehérje és nem tartalmaz RNS-t.[7]
  • EK-szám 3.1.?: Az RNáz PhyM egy egyszálú RNS-ekre specifikus szekvencia. Hasítja a párosítatlan Adenine és Uracil maradékok 3'-végét.
  • EC 3.1.27.3: Az RNáz T1 egy egyszálú RNS-ekre specifikus szekvencia. Hasítja a párosítatlan Guanine-maradékok 3'-végét.
  • EC 3.1.27.1: Az RNáz T2 egy egyszálú RNS-ekre specifikus szekvencia. Hasítja mind a 4 maradék (C, G, A, U) 3'-végét, de elsősorban az Adenine 3'-végét.
  • EC 3.1.27.4: Az RNáz U2 egy egyszálú RNS-ekre specifikus szekvencia. Hasítja a párosítatlan Adenine-maradékok 3'-végét.
  • EC 3.1.27.8: Az RNáz V specifikus a poliadenin és a poliuridin RNS-re. Nem összekeverendő a RNáz V1-el ami a Kaszpi-kobrában (Naja oxiana) található meg.
  • EC 3.1.26.12: Az RNáz E egy növényi eredetű ribonukleáz, amely megteremti a baktériumok SOS válaszaihoz szükséges anyagokat a DNS károsodásának eredményéül, hogy az SOS mechanizmust aktiválja. Ezen mechanizmus transzkripciós úton elnyomja a megfelelő géneket, ami a sejtosztódás leállításához, valamint a DNS helyreállításának megkezdéséhez vezet.[8]
  • EC 3.1.26.-: RNáz G Részt vesz az 5s rRNS 16'-végének feldolgozásában. A kromoszóma szétválasztásával és a sejtosztódással függ össze. A citoplazmatikus axiális szálkötegek egyik komponensének tekintik. Felmerültek elméletek azzal kapcsolatban is, hogy szabályozni tudja ennek a szerkezetnek a kialakulását.[9]

Az exoribonukleázok főbb típusaiSzerkesztés

RNáz-specifitásSzerkesztés

Az aktív hely egy hasadékvölgyhöz hasonlít, ahol az összes aktív hely maradványa létrehozza a völgy oldalait és alját. A hasadék nagyon vékony, és a kicsi szubsztrátum tökéletesen illeszkedik az aktív hely közepére, ami tökéletes interakciót tesz lehetővé a maradékokkal. Valójában, az aktív hely rendelkezik egy kis görbülettel, azonossal a szubsztrátéhoz. Bár általában az exo- és endoribonukleázok többsége nem szekvenálódik specifikusan, a közelmúltban a DNS-t natív módon felismerő és vágó CRISPR/Cas rendszert úgy fejlesztették, hogy az ssRNS-t szekvencia-specifikus módon hasítsa. [10]

Az RNáz szennyezése az RNS-extrakció soránSzerkesztés

Az RNS kivonását molekuláris biológiai kísérletekben nagymértékben bonyolítják az RNS-mintákat degradáló mindenütt jelenlévő és szívós ribonukleázok (RNázok). Bizonyos RNázok rendkívül szívósak lehetnek, és inaktiválásuk nehéz a DNázokéhoz képest. A felszabaduló sejtes RNázok mellett számos más RNáz is jelen van a környezetben. Az RNázok számos extracelluláris funkcióval is rendelkeznek különböző organizmusokban.[11][12][13] Például az RNáz 7, az RNáz A szupercsalád tagja az emberi bőr által választódik ki, és hatékony antipatogén-védekezésként szolgál.[14][15] Ezekben a szekretált RNázokban az enzimatikus RNáz aktivitás nem is szükséges az új, exaptált funkciójának ellátásához. Például az immun RNázok úgy gyakorolnak hatást a baktériumokra, hogy destabilizálják azok sejtmembránjait.[16][17]

HivatkozásokSzerkesztés

  1. Sporn, Michael B.. Peptide Growth Factors and Their Receptors II. Springer Science & Business Media, 556. o. (2012. december 6.). ISBN 978-3-642-74781-6 
  2. Developmental Biology of Flowering Plants. Springer Science & Business Media, 237. o. (2012. december 6.). ISBN 978-1-4612-1234-8 
  3. (2009. december 1.) „Comprehensive functional analysis of Mycobacterium tuberculosis toxin-antitoxin systems: implications for pathogenesis, stress responses, and evolution”. PLoS Genetics 5 (12), e1000767. o. DOI:10.1371/journal.pgen.1000767. PMID 20011113.  
  4. (2011. szeptember 1.) „Bovine pancreatic ribonuclease: fifty years of the first enzymatic reaction mechanism”. Biochemistry 50 (37), 7835–41. o. DOI:10.1021/bi201075b. PMID 21838247.  
  5. Archivált másolat. [2014. május 19-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2021. január 24.)
  6. (2009. február 1.) „Retroviral integrase superfamily: the structural perspective”. EMBO Reports 10 (2), 144–51. o. DOI:10.1038/embor.2008.256. PMID 19165139.  
  7. (2008. október 1.) „RNase P without RNA: identification and functional reconstitution of the human mitochondrial tRNA processing enzyme”. Cell 135 (3), 462–74. o. DOI:10.1016/j.cell.2008.09.013. PMID 18984158.  
  8. Shamsher S. Kanwar*, Puranjan Mishra, Khem Raj Meena, Shruti Gupta and Rakesh Kumar, Ribonucleases and their Applications, 2016, Journal of Advanced Biotechnology and Bioengineering
  9. Wachi M, Umitsuki G, Shimizu M, Takada A, Nagai K. Escherichia coli cafA gene encodes a novel RNase, designated as RNase G, involved in processing of the 5' end of 16S rRNA. Biochem Biophys Res Commun. 1999;259(2):483‐488. doi:10.1006/bbrc.1999.0806
  10. Tamulaitis G, Kazlauskiene M, Manakova E, Venclovas Č, Nwokeoji AO, Dickman MJ, Horvath P, Siksnys V (2014. november 1.). „Programmable RNA shredding by the type III-A CRISPR-Cas system of Streptococcus thermophilus”. Molecular Cell 56 (4), 506–17. o. DOI:10.1016/j.molcel.2014.09.027. PMID 25458845.  
  11. (2009. március 1.) „A type II secreted RNase of Legionella pneumophila facilitates optimal intracellular infection of Hartmannella vermiformis”. Microbiology 155 (Pt 3), 882–90. o. DOI:10.1099/mic.0.023218-0. PMID 19246759.  
  12. (2010. május 1.) „T2 Family ribonucleases: ancient enzymes with diverse roles”. Trends in Biochemical Sciences 35 (5), 253–9. o. DOI:10.1016/j.tibs.2010.02.002. PMID 20189811.  
  13. (2006. november 1.) „The RNase a superfamily: generation of diversity and innate host defense”. Molecular Diversity 10 (4), 585–97. o. DOI:10.1007/s11030-006-9028-2. PMID 16969722.  
  14. (2002. november 1.) „RNase 7, a novel innate immune defense antimicrobial protein of healthy human skin”. The Journal of Biological Chemistry 277 (48), 46779–84. o. DOI:10.1074/jbc.M207587200. PMID 12244054.  
  15. (2009. július 1.) „RNase 7 contributes to the cutaneous defense against Enterococcus faecium”. PLOS ONE 4 (7), e6424. o. DOI:10.1371/journal.pone.0006424. PMID 19641608.  
  16. (2007. február 1.) „The flexible and clustered lysine residues of human ribonuclease 7 are critical for membrane permeability and antimicrobial activity”. The Journal of Biological Chemistry 282 (7), 4626–33. o. DOI:10.1074/jbc.M607321200. PMID 17150966.  
  17. (2008. május 1.) „RNase A ribonucleases and host defense: an evolving story”. Journal of Leukocyte Biology 83 (5), 1079–87. o. DOI:10.1189/jlb.1107725. PMID 18211964.  

ForrásokSzerkesztés

  • D'Alessio G és Riordan JF, szerk. (1997) Ribonukleázok: struktúrák és funkciók, Academic Press.
  • Gerdes K, Christensen SK és Lobner-Olesen A (2005). "Prokarióta toxin-antitoxin stressz válasz lokuszok". Nat. Fordulat. Microbiol. (3) 371–382.

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Ribonuclease című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információkSzerkesztés