GlmS glukosamin-6-fosfátem aktivovaný ribozym - GlmS glucosamine-6-phosphate activated ribozyme

glmS glukosamin-6-fosfátem aktivovaný ribozym
GlmS ribozym sekundární struktura.jpg
Identifikátory
SymbolglmS
RfamRF00234
Další údaje
RNA typCis-reg; riboswitch
DoményBakterie
TAKSO: 0000035
PDB strukturPDBe
3D reprezentace ribozymu GlmS. Toto je pohled na ribozym GlmS vázaný na jeho katalytický kofaktor.[1]
3D reprezentace ribozymu GlmS. Tento pohled ukazuje stav před štěpením Thermoanaerobacter tengcongensis glmS ribozym vázaný na glukóza-6-fosfát.[2]

The glukosamin-6-fosfát riboswitch ribozym ( glmS ribozym) je RNA struktura, která sídlí v 5 'nepřekládaná oblast (UTR) transkriptu mRNA glmS gen. Tato RNA reguluje glmS genu reakcí na koncentrace konkrétního metabolit, glukosamin-6-fosfát (GlcN6P), kromě katalyzující samovolně se štěpící chemická reakce po aktivaci.[3] Toto štěpení vede k degradaci mRNA který obsahuje ribozym a snižuje produkci GlcN6P.[4] The glmS Gen kóduje enzym glutamin-fruktóza-6-fosfát amidotransferázu, který katalyzuje tvorbu GlcN6P, sloučeniny nezbytné pro biosyntézu buněčné stěny, z fruktóza-6-fosfátu a glutaminu.[3] Když jsou tedy hladiny GlcN6P vysoké, glmS ribozym je aktivován a transkript mRNA je degradován, ale v nepřítomnosti GlcN6P je gen nadále translatován na glutamin-fruktóza-6-fosfát amidotransferázu a je produkován GlcN6P. GlcN6P je kofaktor pro tuto štěpnou reakci, protože se přímo účastní jako acidobazická reakce katalyzátor.[5] Tato RNA je prvním riboswitchem, u kterého se také zjistilo, že je samoštěpícím ribozymem, a stejně jako mnoho jiných byl objeven pomocí bioinformatika přístup.[6]

Struktura

Struktura glmS ribozym byl nejprve určen Rentgenová krystalografie v roce 2006.[1][2] Terciární struktura této RNA je charakterizována třemi koaxiálními naskládanými helixy, zabalenými vedle sebe.[2] Ribozymové jádro obsahuje dvojnou pseudoknotted struktura, která umisťuje centrální spirálu P2.1 tak, že scissilní fosfát je zasazen do hlavní drážky.[2] Hlavní drážka sousední šroubovice P2.2 je zapojena do vazby metabolitů a scissilní fosfát je připojen k 5 'konci šroubovice.[2] Střecha aktivního místa je charakterizována zakonzervovanými základními trojicemi, které spojují stohy P2.1 a P2.2 a podlahu tvoří nekonzervovaný pár G-U, které jsou rozložené od sebe.[2] Zkoumáním superpozice struktur ribozymu ve stavu před štěpením, ve stavu vázaném na metabolit a ve stavu po štěpení bylo zjištěno, že při vazbě metabolitů nedochází k hrubým konformačním změnám, což naznačuje preorganizované aktivní místo, které závisí na GlcN6P jako kofaktoru, ne alosterický aktivátor.[2] Kofaktor je vázán v kapse přístupné rozpouštědlu a struktura naznačuje, že aminová skupina GlcN6P je zapojena do katalytického procesu.[2][1][7][8]

Požadavky na štěpení

Ačkoli glmS ribozym provádí vlastní štěpení po navázání GlcN6P glmS aktivní místo ribozymu nepodléhá konformační změně po navázání GlcN6P.[2] Místo toho je aktivní web předem vytvořen a glmS aktivita ribozymu je spuštěna zavedením funkční skupiny na GlcN6P, která je nezbytná pro katalýzu.[2][8] Jak bylo uvedeno výše, aminová skupina na GlcN6P je považována za katalyticky zapojenou funkční skupinu, která je podporována studiemi, které hodnotily glmS aktivita ribozymu za použití různých ligandů za fyziologických podmínek.[9] Tyto experimenty například zjistily, že inkubace s Glc6P (bez aminové skupiny) inhibuje glmS samoštěpení při inkubaci s GlcN (dostupná aminová skupina) stimuluje štěpení, i když ne do té míry jako GlcN6P.[9] Tato a další zjištění naznačují, že glmS ribozym je jedinečná třída ribozymu a jeho objev je dalším důkazem katalytické kapacity RNA.[8]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Cochrane JC, Lipchock SV, Strobel SA (2007). „Strukturální vyšetřování ribozymu GlmS vázaného na jeho katalytický kofaktor“. Chem. Biol. 14 (1): 97–105. doi:10.1016 / j.chembiol.2006.12.005. PMC  1847778. PMID  17196404.
  2. ^ A b C d E F G h i j Klein DJ, Ferré-D'Amaré AR (2006). „Strukturální základ aktivace ribmymu glmS glukosamin-6-fosfátem“. Věda. 313 (5794): 1752–1756. doi:10.1126 / science.1129666. PMID  16990543.
  3. ^ A b Winkler, WC; Nahvi A; Roth A; Collins JA; Breaker RR (2004). "Kontrola genové exprese pomocí přírodního metabolitu reagujícího ribozymu". Příroda. 428 (6980): 281–286. doi:10.1038 / nature02362. PMID  15029187.
  4. ^ Collins, JA; Irnov I; Baker S; Winkler WC (2007). "Mechanismus destabilizace mRNA ribozymem glmS". Genes Dev. 21 (24): 3356–3368. doi:10.1101 / gad.1605307. PMC  2113035. PMID  18079181.
  5. ^ Viladoms, J. L .; Fedor, M. J. (2012). „TheglmSRibozyme Cofactor is a General Acid – Base Catalyst“. Journal of the American Chemical Society. 134 (46): 19043–19049. doi:10.1021 / ja307021f. PMC  3504194. PMID  23113700.
  6. ^ Barrick JE, Corbino KA, Winkler WC a kol. (Duben 2004). „Nové motivy RNA naznačují rozšířený prostor pro riboswitche v bakteriální genetické kontrole“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101 (17): 6421–6426. doi:10.1073 / pnas.0308014101. PMC  404060. PMID  15096624.
  7. ^ Jansen JA, McCarthy TJ, Soukup GA, Soukup JK (2006). "Páteřní a nukleobázové kontakty na glukosamin-6-fosfát v glmS ribozymu". Nat Struct Mol Biol. 13 (6): 517–523. doi:10.1038 / nsmb1094. PMID  16699515.
  8. ^ A b C Hampel KJ, Tinsley MM (2006). "Důkazy o preorganizaci kapsy vázající ligmand ribozymového ligandu". Biochemie. 45 (25): 7861–7871. doi:10.1021 / bi060337z. PMID  16784238.
  9. ^ A b McCarthy TJ, Floy SA, Jansen JA, Soukup JK, Soukup GA (2006). "Požadavky na ligand pro samoštěpení glmS ribozymu". Chemie a biologie. 12: 1221–1226. doi:10.1016 / j.chembiol.2005.09.006. PMID  16298301.

externí odkazy