Wikipédia

Ribonukleáz

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.

Funkció szerkesztés

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]

Osztályozás szerkesztés

Az endoribonukleázok fő típusai szerkesztés

 
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 típusai szerkesztés

RNáz-specifitás szerkesztés

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 során szerkesztés

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]

Hivatkozások szerkesztés

  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.  

Források szerkesztés

  • D'Alessio G és Riordan JF, szerk. (1997) Ribonukleázok: struktúrák és funkciók, Academic Press.
  • Gerdes K, Christensen SK és Lobner-Olesen A (2005). "Prokaryotic toxin–antitoxin stress response loci". Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.

Fordítás szerkesztés

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 és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk szerkesztés

A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Ribonukleáz&oldid=27066802”