Grupp II-intron
| Grupp II katalytisk intron, D5 | |
|---|---|
 full sekundär struktur av grupp II intron
| |
| Identifierare | |
| Symbol | Intron_gpII |
| Rfam | RF00029 |
| Övriga uppgifter | |
| PDB- strukturer | PDBe 6cih |
| Extra information | Posten innehåller Splicing-domän V (D5) och viss konsensus 3' till den. |
| Grupp II katalytisk intron, D1-D4- | |
|---|---|
| identifierare | |
| Symbol | grupp-II-D1D4 |
| Rfam | CL00102 |
| Övriga uppgifter | |
| PDB- strukturer | PDBe 4fb0 |
| Extra information | Posten innehåller D1-D4, delar 5' till D5. |
Grupp II-introner är en stor klass av självkatalytiska ribozymer och mobila genetiska element som finns inom generna från livets alla tre domäner . Ribozymaktivitet (t.ex. självsplitsning ) kan förekomma under högsaltförhållanden in vitro . Emellertid krävs hjälp från proteiner för in vivo splitsning. I motsats till grupp I-introner sker intronexcision i frånvaro av GTP och involverar bildandet av ett lariat , med en A-restgrenpunkt som starkt liknar den som finns i lariater som bildas under splitsning av nukleärt pre-mRNA. Det antas att pre-mRNA-splitsning (se spliceosom ) kan ha utvecklats från grupp II-introner, på grund av den liknande katalytiska mekanismen såväl som den strukturella likheten av grupp II-domän V-substrukturen med U6/U2-förlängt snRNA . Slutligen har deras förmåga att platsspecifikt infoga i DNA-platser utnyttjats som ett verktyg för bioteknik . Till exempel kan grupp II-introner modifieras för att göra platsspecifika genominsättningar och leverera last-DNA såsom reportergener eller lox -ställen
Struktur och katalys
Den sekundära strukturen av grupp II-introner kännetecknas av sex typiska stam-loop-strukturer, även kallade domäner I till VI (DI till DVI, eller D1 till D6). Domänerna utstrålar från en central kärna som bringar 5'- och 3'-skarvövergångarna nära varandra. De proximala helixstrukturerna för de sex domänerna är förbundna med några få nukleotider i den centrala regionen (länk- eller sammanfogningssekvenser). På grund av sin enorma storlek delades domänen I upp ytterligare i underdomäner a, b, c och d. Sekvensskillnader för grupp II-introner som ledde till en ytterligare uppdelning i undergrupperna IIA, IIB och IIC identifierades, tillsammans med varierande avstånd för det utbuktade adenosinet i domän VI (den potentiella grenpunkten som bildar lariatet) från 3'-splitsplatsen, och inkludering eller utelämnande av strukturella element såsom en koordinationsslinga i domän I, som finns i IIB- och IIC-introner men inte IIA. Grupp II-introner bildar också mycket komplicerad tertiär RNA-struktur .
Grupp II-introner har endast ett fåtal konserverade nukleotider, och de nukleotider som är viktiga för den katalytiska funktionen är spridda över hela intronstrukturen. De få strikt konserverade primära sekvenserna är konsensus vid 5'- och 3'-splitsningsställena (...↓GUGYG&... och ...AY↓..., där Y representerar en pyrimidin), några av nukleotiderna i den centrala kärnan (joinersekvenser), ett relativt stort antal nukleotider av DV och några kortsekvenssträckor av DI. Det oparade adenosinet i DVI (markerat med en asterisk i figuren och placerat 7 eller 8 nt från 3'-skarvningsstället) är också bevarat och spelar en central roll i splitsningsprocessen. 2'-hydroxylen i det utbuktade adenosinet angriper 5'-splitsningsstället, följt av nukleofilt angrepp på 3'-splitsningsstället av 3'-OH i exonet uppströms . Detta resulterar i ett grenat intronlariat kopplat med en 2'-fosfodiesterbindning vid DVI-adenosinet.
Proteinmaskineri krävs för splitsning in vivo , och långväga intron-intron- och intron-exon-interaktioner är viktiga för placering av splitsningsställen, såväl som ett antal tertiära kontakter mellan motiv, inklusive kyss-loop och tetraloop-receptor-interaktioner. År 2005, A. De Lencastre et al. fann att under splitsning av grupp II-introner är alla reaktanter förorganiserade innan splitsningen påbörjas. Grenplatsen, båda exonerna, de katalytiskt essentiella regionerna av DV och J2/3 och ε−ε' är i närheten innan det första splitsningssteget inträffar. Förutom utbuktnings- och AGC-triadregionerna i DV, är J2/3-linkerregionen, ε−ε'-nukleotiderna och koordinationsslingan i DI avgörande för arkitekturen och funktionen hos det aktiva stället.
Den första kristallstrukturen av en grupp II-intron löstes 2008 för den katalytiska intronen Oceanobacillus iheyensis grupp IIC och fick sällskap av Pylaiella littoralis (P.li.LSUI2) grupp IIB-intron 2014. Försök har gjorts att modellera den tertiära strukturen hos andra grupp II-introner, såsom ai5y-grupp IIB-intronen, med användning av en kombination av program för homologikartering på kända strukturer och de novo- modellering av tidigare olösta regioner. Grupp IIC kännetecknas av en katalytisk triad som består av CGC, medan grupp IIA och grupp IIB består av AGC katalytisk triad, som är mer lik den katalytiska triaden av spliceosomen. Man tror att Group IIC också är mindre, mer reaktiva och äldre. Det första steget av splitsning i grupp IIC intron görs av vatten och det bildar en linjär struktur istället för lariat.
Distribution och fylogeni
| Domän X- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||
| Symbol | Domän_X | ||||||||
| Pfam | PF01348 | ||||||||
| Pfam klan | CL0359 | ||||||||
| InterPro | IPR024937 | ||||||||
| |||||||||
| Grupp II-intron, maturasspecifika | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||
| Symbol | GIIM | ||||||||
| Pfam | PF08388 | ||||||||
| Pfam klan | CL0359 | ||||||||
| InterPro | IPR013597 | ||||||||
| |||||||||
Grupp II-introner finns i rRNA , tRNA och mRNA från organeller (kloroplaster och mitokondrier) i svampar , växter och protister , och även i mRNA i bakterier . Det första intronet som identifierades som distinkt från grupp I var ai5y-grupp IIB-intronet, som isolerades 1986 från ett pre-mRNA-transkript av oxi 3- mitokondriell gen av Saccharomyces cerevisiae .
En undergrupp av grupp II- introner kodar för essentiella splitsningsproteiner, kända som intronkodade proteiner eller IEPs, i introniska ORF :er . Längden på dessa introner kan som ett resultat vara upp till 3 kb. Splitsning sker på nästan identiskt sätt med nukleär pre-mRNA-splitsning med två transesterifieringssteg, där båda också använder magnesiumjoner för att stabilisera den lämnande gruppen i varje steg, vilket har fått vissa att teoretisera en fylogenetisk koppling mellan grupp II-introner och den nukleära splitsosomen. Ytterligare bevis för denna koppling inkluderar strukturell likhet mellan U2/U6-övergången av spliceosomal RNA och domän V i grupp II-introner, som innehåller den katalytiska AGC-triaden och mycket av hjärtat av det aktiva stället, såväl som paritet mellan konserverad 5' och 3'-ändsekvenser.
Många av dessa IEP, inklusive LtrA , delar en omvänd transkriptasdomän och en "Domän X". Maturase K (MatK) är ett protein som något liknar de intronkodade proteiner som finns i växtkloroplaster. Det krävs för in vivo splitsning av grupp II-introner och kan hittas i kloroplastiska introner eller i kärngenomet. Dess RT-domän är trasig.
Proteindomän
Grupp II IEPs delar en besläktad konserverad domän, känd som antingen "Domän X" i organeller eller "GIIM" i bakterier, som inte finns i andra retroelement. Domän X är väsentlig för splitsning i jästmitokondrier. Denna domän kan vara ansvarig för att känna igen och binda till intron-RNA eller DNA.
Se även
- Databas för bakteriegrupp II-introner
- Intron
- Splitsplats
- Nukleära introner
- Grupp I intron
- Grupp III intron
- Twintron
- LtrA
Vidare läsning
- Bonen L, Vogel J (juni 2001). "Ins och outs av grupp II introns". Trender inom genetik . 17 (6): 322–31. doi : 10.1016/S0168-9525(01)02324-1 . PMID 11377794 .
- Chu VT, Adamidi C, Liu Q, Perlman PS, Pyle AM (december 2001). "Kontroll av val av förgreningsställe av en grupp II-intron" . EMBO Journal . 20 (23): 6866–76. doi : 10.1093/emboj/20.23.6866 . PMC 125754 . PMID 11726522 .
- Lehmann K, Schmidt U (2003). "Grupp II-introner: struktur och katalytisk mångsidighet hos stora naturliga ribozymer". Kritiska recensioner i biokemi och molekylärbiologi . 38 (3): 249–303. doi : 10.1080/713609236 . PMID 12870716 . S2CID 20944113 .
- Michel F, Umesono K, Ozeki H (oktober 1989). "Jämförande och funktionell anatomi av grupp II katalytiska introner - en översikt". Gene . 82 (1): 5–30. doi : 10.1016/0378-1119(89)90026-7 . PMID 2684776 .