Katalytický intron skupiny I - Group I catalytic intron

Katalytický intron skupiny I
RF00028.jpg
Předpovězeno sekundární struktura a zachování sekvence skupiny I katalytického intronu
Identifikátory
SymbolIntron_gpI
RfamRF00028
Další údaje
RNA typIntron
DoményEukaryota; Bakterie; Viry
JÍTGO termín musí začínat GO:
TAKSO: 0000587
PDB strukturPDBe

Introny skupiny I jsou velké samosestřihování ribozymy. Ony katalyzovat jejich vlastní excize z mRNA, tRNA a rRNA prekurzory v široké škále organismů.[1][2][3] Jádro sekundární struktura sestává z devíti spárovaných oblastí (P1-P9).[4] Skládají se v podstatě na dvě domén - doména P4-P6 (vytvořená skládáním šroubovice P5, P4, P6 a P6a) a doména P3-P9 (vytvořená ze šroubovice P8, P3, P7 a P9).[2] Značka sekundární struktury pro tuto rodinu představuje pouze toto konzervované jádro. Skupina I introny často mají dlouhou otevřené čtecí rámce vloženo smyčkové regiony.

Katalýza

Sestřih z introny skupiny I. je zpracován dvěma sekvenčními transesterifikace reakce.[3] The exogenní guanosin nebo guanosin nukleotid (exoG) nejprve zakotví na aktivním vazebném místě G umístěném v P7 a jeho 3'-OH je zarovnán tak, aby napadl fosfodiesterová vazba na 5 'spojovacím místě umístěném v P1, což vede k volné 3'-OH skupině na proti směru toku exon a exoG je připojen k 5 'konci intronu. Potom terminál G (omega G) intronu zamění exoG a obsadí G-vazebné místo pro organizaci druhé reakce přenosu esteru: 3'-OH skupina upstream exonu v P1 je zarovnána tak, aby zaútočila na 3 'spoj místo v P10, vedoucí k ligace sousedních upstream a downstream exonů a uvolnění katalytického intronu.

GIatalysis.jpg

Mechanismus dvou kovů a iontů pozorovaný v proteinu polymerázy a fosfatázy bylo navrženo k použití ve skupině I a introny skupiny II zpracovat reakce přenosu fosforylu,[5] což bylo jednoznačně prokázáno strukturou Azoarcus skupina I intron v roce 2006.[6]

3D reprezentace katalytického intronu skupiny I. Tento pohled ukazuje aktivní místo v krystalové struktuře Tetrahymena ribozym.[7]
3D reprezentace katalytického intronu skupiny I. Toto je krystalická struktura komplexu ribozymu a produktu fága Twort skupiny I.[8]
3D reprezentace katalytického intronu skupiny I. Toto je struktura ribozymu Tetrahymena se základním trojitým sendvičem a kovovým iontem v aktivním místě.[9]

Skládání intronů

Od počátku 90. let začali vědci studovat, jak skupina I Intron dosahuje své přirozené struktury in vitro a některé mechanismy RNA skládací byly dosud oceněny.[10] Je dohodnuto, že terciární struktura je složen po vytvoření sekundární struktury. Během skládání jsou molekuly RNA rychle osídleny do různých skládacích meziproduktů, meziprodukty obsahující nativní interakce jsou dále skládány do nativní struktury rychlou cestou skládání, zatímco ty obsahující nepůvodní interakce jsou zachyceny v metastabilní nebo stabilní nepůvodní konformace a proces převodu na nativní strukturu probíhá velmi pomalu. Je evidentní, že introny skupiny I lišící se v sadě periferních prvků vykazují různé potenciály při vstupu do rychlé skládací dráhy. Mezitím je kooperativní montáž terciární struktury důležitá pro skládání nativní struktury. Složení intronů skupiny I in vitro se nicméně setkává s oběma termodynamické a kinetický výzvy. Několik proteinů vázajících RNA a chaperony Bylo prokázáno, že podporují skládání intronů skupiny I in vitro a v bakteriích stabilizací nativních meziproduktů a destabilizací nepůvodních struktur.

Distribuce, fylogeneze a mobilita

Introny skupiny I jsou distribuovány v bakteriích, nižší eukaryoty a vyšší rostliny. Zdá se však, že jejich výskyt v bakteriích je sporadičtější než v nízkoeukaryotických buňkách a převládají u vyšších rostlin. The geny ta skupina, kterou Iintronové přerušují, se významně liší: přerušují rRNA, mRNA a tRNA geny v bakteriálních genomech, stejně jako v mitochondriální a chloroplast genomy nižších eukaryot, ale napadají pouze rRNA geny v jaderný genom nižších eukaryot. U vyšších rostlin se zdá, že tyto introny jsou omezeny na několik genů pro tRNA a mRNA chloroplastů a mitochondrií.

Introny skupiny I se také nacházejí vložené do genů široké škály bakteriofágy z Grampozitivní bakterie.[11] Nicméně, jejich distribuce ve fágu Gramnegativní bakterie je omezen hlavně na T4, T-sudé a T7-like bakteriofágy.[11][12][13][14]

Teorie intron-early a intron-late našly důkazy při vysvětlování původu intronů skupiny I. Některé introny skupiny I kódují naváděcí endonukleáza (HEG), který katalyzuje intronovou mobilitu. Navrhuje se, aby HEG přesunuly intron z jednoho místa do druhého, z jednoho organismu do druhého, a tak odpovídaly za široké šíření sobeckých intronů skupiny I. Dosud nebyla identifikována žádná biologická role pro introny skupiny I, kromě toho, že se spojily z předchůdce, aby se zabránilo smrti hostitele, kterým žijí. Bylo zjištěno, že malý počet intronů skupiny I kóduje třídu proteinů nazývaných maturázy, které usnadňují spojování intronů.

Viz také

Reference

  1. ^ Nielsen H, Johansen SD (2009). „Introny skupiny I: Pohyb v nových směrech“. RNA Biol. 6 (4): 375–83. doi:10,4161 / rna.6.4.9334. PMID  19667762. Citováno 2010-07-15.
  2. ^ A b Cate JH, Gooding AR, Podell E a kol. (Září 1996). "Krystalová struktura ribozymové domény skupiny I: principy balení RNA". Věda. 273 (5282): 1678–85. doi:10.1126 / science.273.5282.1678. PMID  8781224.
  3. ^ A b Čech TR (1990). „Sesazování intronů skupiny I“. Annu. Biochem. 59: 543–68. doi:10.1146 / annurev.bi.59.070190.002551. PMID  2197983.
  4. ^ Woodson SA (červen 2005). "Struktura a montáž intronů skupiny I". Curr. Opin. Struct. Biol. 15 (3): 324–30. doi:10.1016 / j.sbi.2005.05.007. PMID  15922592.
  5. ^ Steitz, TA; Steitz JA (1993). „Obecný mechanismus dvou kovů a iontů pro katalytickou RNA“. Proc Natl Acad Sci USA. 90 (14): 6498–6502. doi:10.1073 / pnas.90.14.6498. PMC  46959. PMID  8341661.
  6. ^ Stahley, MR; Strobel SA (2006). „RNA sestřih: krystalová struktura intronu skupiny I odhaluje základ výběru místa sestřihu a katalýzy kovovými ionty“. Curr Opin Struct Biol. 16 (3): 319–326. doi:10.1016 / j.sbi.2006.04.005. PMID  16697179.
  7. ^ Golden BL, Gooding AR, Podell ER, Cech TR (1998). „Preorganizované aktivní místo v krystalové struktuře ribozymu Tetrahymena“. Věda. 282 (5387): 259–64. doi:10.1126 / science.282.5387.259. PMID  9841391.
  8. ^ Golden BL, Kim H, Chase E (2005). "Krystalová struktura komplexu ribozymu a produktu fága Twort skupiny I". Nat Struct Mol Biol. 12 (1): 82–9. doi:10.1038 / nsmb868. PMID  15580277.
  9. ^ Guo F, Gooding AR, Cech TR (2004). "Struktura Tetrahymena ribozymu: základní trojitý sendvič a kovový ion v aktivním místě". Mol Cell. 16 (3): 351–62. doi:10.1016 / j.molcel.2004.10.003. PMID  15525509.
  10. ^ Brion P, Westhof E (1997). "Hierarchie a dynamika skládání RNA". Annu Rev Biophys Biomol Struct. 26: 113–37. doi:10.1146 / annurev.biophys.26.1.113. PMID  9241415.
  11. ^ A b Edgell DR, Belfort M, Shub DA (říjen 2000). „Překážky intronové promiskuity u bakterií“. J. Bacteriol. 182 (19): 5281–9. doi:10.1128 / jb.182.19.5281-5289.2000. PMC  110968. PMID  10986228.
  12. ^ Sandegren L, Sjöberg BM (květen 2004). „Distribuce, sekvenční homologie a navádění intronů skupiny I mezi bakteriofágy podobné T: důkaz nedávného přenosu starých intronů“. J. Biol. Chem. 279 (21): 22218–27. doi:10,1074 / jbc.M400929200. PMID  15026408.
  13. ^ Bonocora RP, Shub DA (prosinec 2004). „Samosestřihovací skupina I intron v DNA polymerázových genech bakteriofágů podobných T7“. J. Bacteriol. 186 (23): 8153–5. doi:10.1128 / JB.186.23.8153-8155.2004. PMC  529087. PMID  15547290.
  14. ^ Lee CN, Lin JW, Weng SF, Tseng YH (prosinec 2009). „Genomická charakterizace intronového fágu podobného T7 phiL7 z Xanthomonas campestris“. Appl. Environ. Microbiol. 75 (24): 7828–37. doi:10.1128 / AEM.01214-09. PMC  2794104. PMID  19854925.

Další čtení

externí odkazy