DEAD box - DEAD box

DEAD / DEAH box helikáza
PDB 1qva EBI.jpg
Struktura aminoterminální domény kvasinkového iniciačního faktoru 4A. PDB 1qva[1]
Identifikátory
SymbolMRTVÝ
PfamPF00270
Pfam klanCL0023
InterProIPR011545
STRÁNKAPDOC00039
SCOP21qva / Rozsah / SUPFAM
CDDcd00268

DEAD box proteiny jsou zapojeni do sortimentu metabolických procesů, které obvykle zahrnují RNA, ale v některých případech i jiné nukleové kyseliny.[2] V devíti jsou velmi konzervovaní motivy a lze je najít ve většině prokaryoty a eukaryoty, ale ne všichni. Mnoho organismů, včetně lidí, obsahuje DEAD-box (SF2) helikázy, které se podílejí na RNA metabolismus.[3]

DEAD box rodina

DEAD box proteiny byly poprvé upozorněny na konci 80. let ve studii, která zkoumala skupinu Vazebná místa NTP které byly v sekvenci podobné sekvenci helikázy eIF4A RNA.[4] Výsledky této studie ukázaly, že tyto proteiny (p68, SrmB, MSS116, vasa, PL10, savčí eIF4A, kvasinkové eIF4A) podílející se na metabolismu RNA měly několik společných prvků.[5] Bylo zjištěno, že mezi studovanými druhy je zachováno devět běžných sekvencí, což je důležité kritérium rodiny DEAD boxů.[5] Devět konzervovaných motivů je následujících: Q-motiv, motiv 1, motiv 1a, motiv lb, motiv II, motiv III, motiv IV, motiv V a motiv VI, jak je znázorněno na obrázku. Motiv II je také známý jako Walker B motiv a obsahuje aminokyselinovou sekvenci D-E-A-D (asp-glu-ala-asp), která dala této rodině proteinů název „DEAD box“.[5] Motiv 1, motiv II, motiv Q a motiv VI jsou všechny potřebné pro vazbu a hydrolýzu ATP, zatímco motivy 1a, lb, III, IV a V mohou být zapojeny do intramolekulárních přesmyků a interakce RNA.[6]

Motivy v rámci rodiny DEAD Box

Příbuzné rodiny

DEAH a LYŽE rodiny měly proteiny, u nichž bylo identifikováno, že souvisejí s rodinou DEAD boxů.[7][8][9] Tito dva příbuzní mají několik zvláště jedinečných motivů, které jsou zachovány v rámci jejich vlastní rodiny. DEAD box, DEAH a rodiny SKI jsou označovány jako DExD / H proteiny.[10] Všichni jsou od sebe zcela odlišní a neexistuje žádný protein, který patří do více než jedné z těchto rodin. Předpokládá se, že každá rodina má specifickou roli v metabolismu RNA, například aktivity DEP boxu a DEAH boxu NTPázy jsou stimulovány RNA, ale proteiny DEAD boxu používají ATP a DEAH nikoli.[6]

Biologické funkce

DEAD box proteiny jsou považovány za RNA helikázy a bylo zjištěno, že mnoho z nich je vyžadováno v buněčných procesech, jako je RNA metabolismus, včetně jaderných transkripce, sestřih pre mRNA, ribozom biogeneze, nukleocytoplazmatický transport, translace, rozpad RNA a exprese organelárních genů.[10][11][12]

Sestřih pre-mRNA

Sestřih pre-mRNA vyžaduje přeskupení pěti velkých komplexů RNP, kterými jsou snRNP U1, U2, U4, U5 a U6. DEAD box proteiny jsou helikázy, které provádějí odvíjení v energeticky závislém přístupu a jsou schopné provádět tyto přesmyky snRNP rychlým a efektivním způsobem.[13] V kvasinkovém systému jsou tři DEAD box proteiny, Sub2, Prp28 a Prp5, a bylo prokázáno, že jsou vyžadovány pro sestřih in vivo.[13] Ukázalo se, že Prp5 pomáhá při konformačním přeskupení U2 snRNA, díky čemuž je k dispozici sekvence rozpoznávání větvového bodu U2 pro vazbu sekvence větvového bodu.[14] Prp28 může hrát roli v rozpoznávání místa 5 'sestřihu a nevykazuje aktivitu RNA helikázy, což naznačuje, že k aktivaci Prp28 musí být přítomny další faktory.[15] Bylo také zjištěno, že proteiny DExD / H jsou požadovanými složkami při sestřihu pre-mRNA, zejména proteiny DEAH, Prp2, Prp16, Prp22, Prp43 a Brr213.[16] Jak je znázorněno na obrázku, DEAD box proteiny jsou potřebné v počátečních krocích tvorby spliceosomu, zatímco DEAH box proteiny jsou nepřímo potřebné pro transesterifikace, uvolňování mRNA a recyklace spliceosomového komplexu9.

Úloha proteinů DEAD boxu při sestřihu pre-mRNA. Oranžový text představuje bílkoviny DEAD box.

Zahájení překladu

Faktor iniciace translace eIF4A byl prvním proteinem DEAD box, u kterého bylo zjištěno, že je závislý na RNA ATPáza aktivita. Bylo navrženo, že tento hojný protein pomáhá při odvíjení sekundární struktury v 5'-nepřekládané oblasti.[17] To může inhibovat proces skenování malé ribozomální podjednotky, pokud není odvinut.[17] Ded1 je další DEAD box protein, který je také potřebný pro zahájení translace, ale jeho přesná role v tomto procesu je stále nejasná.[18] Vasa, DEAD box protein vysoce příbuzný Ded1 hraje roli v iniciaci translace interakcí s eukaryotickým iniciačním faktorem 2 (eIF2).[19]

Viz také

Reference

  1. ^ Johnson, E. R .; McKay, D. B. (1999). „Krystalografická struktura aminoterminální domény kvasinkového iniciačního faktoru 4A, reprezentativní DEAD-box RNA helikáza“. RNA. 5 (12): 1526–1534. doi:10.1017 / S1355838299991410. PMC  1369875. PMID  10606264.
  2. ^ Takashi Kikuma; Masaya Ohtsu; Takahiko Utsugi; Shoko Koga; Kohji Okuhara; Toshihiko Eki; Fumihiro Fujimori; Yasufumi Murakami (březen 2004). „Dbp9p, člen rodiny proteinů DEAD Box, vykazuje aktivitu DNA helikázy“. J. Biol. Chem. 279 (20): 20692–20698. doi:10,1074 / jbc.M400231200. PMID  15028736.
  3. ^ Heung LJ, Del Poeta M (březen 2005). „Odemknutí DEAD-boxu: klíč ke kryptokokové virulenci?“. J. Clin. Investovat. 115 (3): 593–5. doi:10,1172 / JCI24508. PMC  1052016. PMID  15765144.
  4. ^ Gorbalenya AE, Koonin EV, Donchenko AP, Blinov VM (červen 1989). „Dvě příbuzné superrodiny domnělých helikáz zapojených do replikace, rekombinace, opravy a exprese genomů DNA a RNA“. Nucleic Acids Res. 17 (12): 4713–30. doi:10.1093 / nar / 17.12.4713. PMC  318027. PMID  2546125.
  5. ^ A b C Linder, P .; Lasko, P. F .; Ashburner, M .; Leroy, P .; Nielsen, P. J .; Nishi, K .; Schnier, J .; Slonimski, P. P. (1989). "Zrození pole D-E-A-D". Příroda. 337 (6203): 121–122. Bibcode:1989 Natur.337..121L. doi:10.1038 / 337121a0. PMID  2563148. S2CID  13529955.
  6. ^ A b Tanner NK, Cordin O, Banroques J, Doère M, Linder P (leden 2003). "Q motiv: nově identifikovaný motiv v DEAD box helikázách může regulovat ATP vazbu a hydrolýzu." Mol. Buňka. 11 (1): 127–38. doi:10.1016 / S1097-2765 (03) 00006-6. PMID  12535527.
  7. ^ Tanaka N, Schwer B (červenec 2005). "Charakterizace aktivity NTPázy, RNA vazby a RNA helikázy faktoru sestřihu DEAH-box Prp22". Biochemie. 44 (28): 9795–803. doi:10,1021 / bi050407m. PMID  16008364.
  8. ^ Xu J, Wu H, Zhang C, Cao Y, Wang L, Zeng L, Ye X, Wu Q, Dai J, Xie Y, Mao Y (2002). „Identifikace nového lidského genu DDX40, nového člena rodiny proteinů DEAH-box“. J. Hum. Genet. 47 (12): 681–3. doi:10,1007 / s100380200104. PMID  12522690.
  9. ^ Wang L, Lewis MS, Johnson AW (srpen 2005). „Interakce domén v rámci Ski2 / 3/8 komplexu a mezi Ski areálem a Ski7p“. RNA. 11 (8): 1291–302. doi:10.1261 / rna.2060405. PMC  1370812. PMID  16043509.
  10. ^ A b de la Cruz J, Kressler D, Linder P (květen 1999). "Odvíjení RNA v Saccharomyces cerevisiae: DEAD-box proteiny a příbuzné rodiny". Trends Biochem. Sci. 24 (5): 192–8. doi:10.1016 / S0968-0004 (99) 01376-6. PMID  10322435.
  11. ^ Aubourg S, Kreis M, Lecharny A (leden 1999). "Rodina DEAD box RNA helicase v Arabidopsis thaliana". Nucleic Acids Res. 27 (2): 628–36. doi:10.1093 / nar / 27.2.628. PMC  148225. PMID  9862990.
  12. ^ Staley JP, Guthrie C (únor 1998). "Mechanická zařízení spliceosomu: motory, hodiny, pružiny a věci". Buňka. 92 (3): 315–26. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 80925-3. PMID  9476892. S2CID  6208113.
  13. ^ A b Linder P (2006). „Dead-box proteiny: rodinná záležitost - aktivní a pasivní hráči v přestavování RNP“. Nucleic Acids Res. 34 (15): 4168–80. doi:10.1093 / nar / gkl468. PMC  1616962. PMID  16936318.
  14. ^ Ghetti A, Company M, Abelson J (duben 1995). „Specifičnost vazby Prp24 na RNA: role Prp24 v dynamické interakci sn4NA U4 a U6“. RNA. 1 (2): 132–45. PMC  1369067. PMID  7585243.
  15. ^ Strauss EJ, Guthrie C (srpen 1994). „PRP28, protein„ DEAD-box “, je vyžadován pro první krok sestřihu mRNA in vitro“. Nucleic Acids Res. 22 (15): 3187–93. doi:10.1093 / nar / 22.15.3187. PMC  310295. PMID  7520570.
  16. ^ Silverman E, Edwalds-Gilbert G, Lin RJ (červenec 2003). „DExD / H-box proteiny a jejich partneři: pomáhá uvolnění RNA helikáz“. Gen. 312: 1–16. doi:10.1016 / S0378-1119 (03) 00626-7. PMID  12909336.
  17. ^ A b Sonenberg N (1988). Proteiny vázající se na čepici eukaryotické messengerové RNA: funkce při zahájení a kontrole translace. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. Pokrok ve výzkumu nukleových kyselin a molekulární biologie. 35. 173–207. doi:10.1016 / S0079-6603 (08) 60614-5. ISBN  978-0-12-540035-0. PMID  3065823.
  18. ^ Berthelot K, Muldoon M, Rajkowitsch L, Hughes J, McCarthy JE (únor 2004). "Dynamika a procesivita 40S ribozomového skenování na mRNA v kvasinkách". Mol. Microbiol. 51 (4): 987–1001. doi:10.1046 / j.1365-2958.2003.03898.x. PMID  14763975.
  19. ^ Carrera P, Johnstone O, Nakamura A, Casanova J, Jäckle H, Lasko P (leden 2000). "VASA zprostředkovává překlad prostřednictvím interakce s homologem Drosophila yIF2". Mol. Buňka. 5 (1): 181–7. doi:10.1016 / S1097-2765 (00) 80414-1. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-F80E-6. PMID  10678180.