Bovint bukspottkörtelribonukleas
| Pankreatisk ribonukleas | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktur för RNas A-
| |||||||||
| identifierare | |||||||||
| EG nr. | 3.1.27.5 | ||||||||
| CAS-nr. | 9001-99-4 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Bovint pankreatisk ribonukleas , även ofta kallat bovint pankreatisk ribonukleas A eller helt enkelt RNas A , är ett pankreatiskt ribonukleasenzym som klyver enkelsträngat RNA . Bovint bukspottkörtelribonukleas är ett av de klassiska modellsystemen inom proteinvetenskap . Två Nobelpriser i kemi har delats ut som ett erkännande för arbetet med bovint pankreasribonukleas: 1972 tilldelades priset Christian Anfinsen för hans arbete med proteinveckning och till Stanford Moore och William Stein för deras arbete med sambandet mellan proteinets struktur och dess kemiska mekanism ; 1984 delades priset ut till Robert Bruce Merrifield för utveckling av kemisk syntes av proteiner.
Historia
Bovint bukspottkörtelribonukleas blev ett vanligt modellsystem i studien av proteiner till stor del eftersom det var extremt stabilt och kunde renas i stora mängder. På 1940-talet Armour and Company ett kilogram protein - en mycket stor mängd, särskilt enligt dåtidens proteinreningsstandarder - och erbjöd prover till låg kostnad till intresserade forskare . Förmågan att ha en enda mängd renat enzym gjorde det till ett dominerande modellsystem för proteinstudier. Det förblir allmänt hänvisat till som ribonukleas A eller RNase A som den mest framträdande medlemmen av dess proteinfamilj , känd på olika sätt som pankreasribonukleas , ribonukleas A eller ribonukleas I.
Christian Anfinsens studier av den oxidativa veckningsprocessen av bovint pankreatisk ribonukleas lade grunden för att förstå sambandet mellan aminosyrasekvensen och ett proteins vikta tredimensionella struktur och befäste den termodynamiska hypotesen om proteinveckning, enligt vilken den veckade formen av en protein representerar dess fria energiminimum.
RNase A var det första enzymet för vilket en korrekt katalytisk mekanism föreslogs, även innan dess struktur var känd. RNase A var det första proteinet för att visa effekterna av icke-nativa isomerer av peptidbindningar som föregår prolinrester i proteinveckning.
Bovint pankreatisk ribonukleas var också modellproteinet som användes för att utarbeta många spektroskopiska metoder för analys av proteinstruktur, inklusive absorbans , cirkulär dikroism , Raman , elektron paramagnetisk resonans (EPR) och kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Det var det första modellproteinet för utveckling av kemiska metoder för studier av proteiner, såsom kemisk modifiering av exponerade sidokedjor, antigenigenkänning och begränsad proteolys av störda segment. Ribonukleas S, som är RNas A som har behandlats med proteaset subtilisin , var det tredje proteinet som fick sin kristallografiska struktur löst, 1967.
Struktur och egenskaper
RNas A är ett relativt litet protein (124 rester, ~13,7 kDa). Det kan karakteriseras som ett tvåskiktigt -protein med en djup klyfta för bindning av RNA-substratet. Det första lagret är sammansatt av tre alfa-helixar (resterna 3-13, 24-34 och 50-60) från den N-terminala halvan av proteinet. Det andra lagret består av tre β-hårnålar (resterna 61-74, 79-104 och 105-124 från den C-terminala halvan) arrangerade i två β-ark . Hårnålarna 61-74 och 105-124 bildar ett fyrsträngat, antiparallellt β-ark som ligger på helix 3 (rester 50-60). Den längsta β-hårnålen 79-104 parar sig med en kort β-sträng (resterna 42-45) för att bilda ett tresträngat, antiparallellt β-ark som ligger på helix 2 (resterna 24-34).
RNas A har fyra disulfidbindningar i sitt naturliga tillstånd: Cys26-Cys84, Cys58-110, Cys40-95 och Cys65-72. De två första (26-84 och 58-110) är viktiga för konformationsveckning; var och en förenar en alfaspiral av det första lagret till ett beta-ark av det andra lagret, och bildar en liten hydrofob kärna i dess närhet. De två sistnämnda disulfidbindningarna (40-95 och 65-72) är mindre väsentliga för vikning; endera kan reduceras (men inte båda) utan att påverka den naturliga strukturen under fysiologiska förhållanden. Dessa disulfidbindningar förbinder slingsegment och är relativt utsatta för lösningsmedel. 65-72-disulfidbindningen har en utomordentligt hög benägenhet att bildas, betydligt mer än vad som skulle förväntas från dess loopentropi , både som en peptid och i fullängdsproteinet. Detta tyder på att 61-74 β-hårnålen har en hög benägenhet att vika sig konformationellt.
RNas A är ett basiskt protein (pi = 9,63); dess många positiva laddningar överensstämmer med dess bindning till RNA (en polyanjon ) . Mer generellt är RNas A ovanligt polärt eller, snarare, ovanligt saknat i hydrofoba grupper, särskilt alifatiska. Detta kan förklara dess behov av fyra disulfidbindningar för att stabilisera dess struktur. Det låga hydrofoba innehållet kan också tjäna till att minska den fysiska repulsionen mellan högladdade grupper (dess egna och de av dess substrat-RNA) och områden med låg dielektrisk konstant (de opolära resterna).
Den N-terminala a-helixen av RNas A (resterna 3-13) är ansluten till resten av RNas A med en flexibel linker (resterna 16-23). Som visat av FM Richards kan denna linker klyvas av subtilisin mellan resterna 20 och 21 utan att orsaka att den N-terminala helixen dissocierar från resten av RNas A. Peptid-proteinkomplexet kallas "RNase S", peptiden (rester). 1-20) kallas "S-peptiden" och resten (resterna 21-124) kallas "S-proteinet". Dissociationskonstanten för S-peptiden för S-proteinet är ungefär 30 pM ; denna täta bindning kan utnyttjas för proteinrening genom att fästa S-peptiden till proteinet av intresse och föra en blandning över en affinitetskolonn med bundet S-protein. [En mindre C-peptid (resterna 1-13) fungerar också.] RNase S-modellsystemet har också använts för att studera proteinveckning genom att koppla veckning och association. S-peptiden var den första peptiden från ett naturligt protein som visades ha (flimmer) sekundär struktur isolerat (av Klee och Brown 1967).
RNas A klyver specifikt efter pyrimidinnukleotider . Klyvning sker i två steg: först klyvs 3',5'-fosfodiesterbindningen för att generera en 2',3'-cyklisk fosfodiester-mellanprodukt; för det andra hydrolyseras den cykliska fosfodiestern till ett 3'-monofosfat. Det kan hämmas av ribonukleasinhibitorprotein , av tungmetalljoner och av uridin-vanadatkomplex.
Enzymatisk mekanism
De positiva laddningarna av RNas A ligger huvudsakligen i en djup klyfta mellan två lober. RNA-substratet ligger i denna klyfta och klyvs av två katalytiska histidinrester , His12 och His119, för att bilda en 2',3'-cyklisk fosfatintermediär som stabiliseras av närliggande Lys41.
Enzymreglering
Detta protein kan använda morfeinmodellen för allosterisk reglering .
Se även
Vidare läsning
- Kartha, G.; Bello, J.; Harker, D. (1967). Tertiär struktur av ribonukleas . Boston: Naturen. ISBN 0-12-588945-3 .
- Scheraga HA, Wedemeyer WJ, Welker E (2001). "Bovint pankreatisk ribonukleas A: oxidativa och konformationella vikningsstudier". Meth. Enzymol . Metoder inom enzymologi. 341 : 189-221. doi : 10.1016/S0076-6879(01)41153-0 . ISBN 9780121822422 . PMID 11582778 .
externa länkar
- Ribonukleas+A vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
