Purin riboswitch
| Purine riboswitch | |
|---|---|
 Förutspådd sekundär struktur och sekvenskonservering av Purine
| |
| Identifiers | |
| Symbol | Purin |
| Rfam | RF00167 |
| Övriga uppgifter | |
| RNA -typ | Cis-reg ; riboswitch |
| Domän(er) | Bakterie |
| SÅ | SO:0000035 |
| PDB- strukturer | PDBe |
En purin - riboswitch är en sekvens av ribonukleotider i visst budbärar-RNA (mRNA) som selektivt binder till purinligander via en naturlig aptamerdomän . Denna bindning orsakar en konformationsförändring i mRNA som kan påverka translation genom att avslöja en expressionsplattform för en nedströms gen, eller genom att bilda en translationsavslutande stam-loop . De slutliga effekterna av sådan translationell reglering vidtar ofta åtgärder för att hantera ett överflöd av det instiftande purinet, och kan producera proteiner som underlättar purinmetabolism eller purinmembranupptag.
Bindande egenskaper
Purinriboswitch binder till sina purinligander via interaktioner vid en trevägsövergång som bildas av junctional helix P1 och hårnålshelixar P2 och P3. Associationer som en purin gör när den är i denna bindningsficka stabiliserar trevägsövergången och stöder den ligandbundna konformationen av mRNA-molekylen. Purin-riboswitchen kan bli mättad vid koncentrationer så låga som 5 nM, vilket återspeglar behovet av genuttryck att reagera snabbt och dynamiskt på förändringar i purinkoncentration.
Trots den relativa likheten mellan den purinbindande aptamerdomänen över olika purinriboswitchar kan en bindningsficka fortfarande skilja på en enda typ av purinligand med hög selektivitet. Kritisk för denna känslighet är en enda skillnad i den sekundära strukturen av ribonukleotider: i position 74 i aptamerdomänen har det visat sig att omvandling av ett cytosin till en uracil ändrar en aptamer från att vara guaninkänslig till att vara adeninkänslig och vice versa . En sådan omvandling beror på förmågan hos en nukleotid i position 74 till Watson-Crick-baspar med liganden i bindningsfickan, och cytosin och uracils respektive förmåga att företrädesvis vätebinda med guanin eller adenin.
Adenine Riboswitch
Adenin Riboswitch känner igen adenin selektivt och innehåller en uracilribonukleotid i position 74 i den adeninbindande aptamerdomänen. Några av de oftare undersökta instanserna av denna riboswitch beskrivs nedan.
Lägg till
Add - genen kodar för adenosindeaminas , och adenin-riboswitchen som är uppströms exponerar genens startkodon och Shine-Dalgarno-sekvensen när adenin finns i bindningsfickan. Detta beteende underlättar översättning av adenosindeaminas, och på detta sätt bidrar add adenosine riboswitch till en metabolisk negativ återkopplingsmekanism som reglerar mängden adenin som finns i systemet.
Ligandbindande konformationsförändringar
Add - adenin-riboswitchen har visat tre distinkta stabila konformationer i närvaro av adenin. När obunden till adenin omvandlas mRNA-sekvensen mellan två olika icke-translaterbara konformationer, varav en kan acceptera adenin i bindningsfickan och anpassa sig till den adeninbundna mRNA-formen. Denna trestegsmekanism skiljer sig ganska mycket från den vanliga tvåstegsförklaringen av riboswitch-verkan, som antar ett enda ligandbundet tillstånd och ett enda ligand-obundet tillstånd. Denna mekanistiska unikhet hos add- adenin-riboswitchen kan tjäna som en fördel för organismer som Vibrio vulnificus , vars olika livsmiljöer kräver en särskilt nyanserad metabolisk känslighet för en mängd olika miljöförhållanden.
Figuren till höger visar en blankstegsritning av ett obundet tillstånd (vänster, från PDB-fil 5e54) och tillståndet med adeninbundet (höger, från PDB-fil 5swe). Den rosa färgade delen bildar en komplett A-form RNA-helix i bunden form, och den gula delen skiftar position.
Magnesium och temperaturberoende
Vid högre temperaturer gynnar omvandling mellan olika konformationer av obundet add adenin riboswitch formen som kan acceptera adenin i sin bindningsficka. Högre temperaturer gynnar också omvandlingen av denna obundna riboswitch till den adeninbundna, startsekvensexponerade konformationen. Koncentrationen av magnesiumjon påverkar endast den senare av dessa konformationsförändringar och gynnar bindningen av adenin till riboswitchen. Kombinationen av dessa effekter underlättar en mer kontrollerad translation av add- genen vid lägre temperaturer: att ta en del av den obundna riboswitchen och göra den oförmögen att binda adenin ökar känsligheten hos den återstående delen för magnesium.
pbuE
pbuE - genen kodar för en purinbasutflödespump . Bindning av adenin till pbuE adenin riboswitch stör strukturen hos en terminatorstam som hade blockerat åtkomst till genuttrycksplattformen. På detta sätt kan ett överflöd av adenin sätt igång processen för adenins utflöde från en cell.
Ligandbindande konformationsförändringar
Till skillnad från add adenine riboswitch verkar pbuE adenin riboswitch existera i en av två stabila konformationer. Bindning av adenin orsakar bildandet av en antiterminator, vilket gör att transkriptionen kan slutföras. I frånvaro av adenin associeras istället aptamerdomänen av riboswitch med riboswitch-uttrycksplattformen, vilket leder till transkriptionsavslutning.
Guanine Riboswitch
Guanine Riboswitch känner igen guanin selektivt och innehåller en cytosinribonukleotid i position 74 i den guaninbindande aptamerdomänen. En av de oftare undersökta instanserna av denna riboswitch beskrivs nedan.
xpt
xpt - genen kodar för ett specifikt xantin-fosforibosyltransferasprotein , som är involverat i purinmetabolism. Till skillnad från add- genen eller pbuE -genen fungerar ligandbindning till xpt- guanin-riboswitchen som en translationell off-switch. xpt guanine riboswitch aptamer stabiliseras av guanin på ett sätt som gör att riboswitchen lättare kan binda magnesium, vilket orsakar veckning av mRNA så att xpt- genen slutar att översättas.
Praktisk nytta
Liksom andra riboswitches , finns purin-riboswitches i den fem primära otranslaterade regionen (5' UTR) av prokaryot mRNA. Eftersom funktionen av denna region är viktig för bakteriell metabolism, utgör purinriboswitchar ett potentiellt användbart läkemedelsmål. Dessutom är purin-riboswitchen den enda riboswitchen hittills som har muterats för att svara på icke-naturliga ligander, vilket öppnar upp möjligheter att använda riboswitch som nya genuttrycksverktyg.
externa länkar
- Sida för Purine riboswitch på Rfam
- PDB-post för adenosinriboswitch-tertiärstrukturen
- PDB-post för den tertiära strukturen för guaninriboswitch