Twister syster ribozym
| Twister-sister | |
|---|---|
 Consensus sekundär struktur och sekvenskonservering av Twister_sister_ribozym-
| |
| identifierare | |
| Symbol | Twister-syster |
| Rfam | RF02681 |
| Övriga uppgifter | |
| RNA -typ | Gen ; Ribozyme |
| GÅ | GO:0003824 |
| SÅ | SO:0000374 |
| PDB- strukturer | PDBe |
Twistersysterribozymet (TS) är en RNA-struktur som katalyserar sin egen klyvning på ett specifikt ställe . Det är med andra ord ett självklyvande ribozym . Twistersystern ribozym upptäcktes av en bioinformatikstrategi som ett RNA associerat med gener associerade med Twister och Hammerhead ribozymes, eller RAGATH .
Twister-systerribozymet har en möjlig strukturell likhet med twister-ribozymer . Vissa slående likheter noterades, men också överraskande skillnader, såsom frånvaron av de två pseudoknot-interaktionerna i twister-ribozymet. Den exakta karaktären av det strukturella förhållandet mellan twister- och twistersysterribozymer, om några, har inte fastställts.
Upptäckt
Twistsystern ribozym upptäcktes genom en bioinformatisk sökning. Denna studie genomförde en sökning efter konserverade RNA-strukturer nära kända twister- och hammarhuvud-ribozymer samt vissa proteinkodande gener baserat på det faktum att många ribozymer är belägna nära varandra och nära dessa genetiska fragment. Senare testade de den självklyvande aktiviteten hos 15 konserverade RNA-motiv som hittades i dessa regioner. 3 av de 15 RNA-motiven visade självklyvande aktivitet, vilket var twister-syster-ribozym, pistol- ribozym och ribozym med yxa .
Strukturera
Kristallstrukturerna för det prekatalytiska tillståndet hos twistersysterribozymer löstes av två forskargrupper oberoende av varandra.
Strukturen hos ett trevägsövergångs-vridsysterribozym består av två koaxiellt staplade spiralformade sektioner anslutna till en trevägsövergång och två tertiära kontakter. Det aktiva stället, ett sprickbart fosfat, är beläget i en slinga med kvasihelisk karaktär i en koaxiell basstaplad helix. Fem tvåvärda metalljoner är koordinerade till RNA-ligander, varav en är direkt bunden till C 54 O2' nära det klyvliga fosfatet och utbyter vattenmolekyler i den inre sfären med RNA-liganderna.
Kristallstrukturen hos ett fyrvägs junctional twister syster ribozym skiljer sig från tre-vägs junctional när det gäller långvägsinteraktion och aktiv platsstruktur. Den aktiva platsen för en fyrvägs junctional twister-syster är spridd från varandra med en interaktion mellan guanin och sprickbart fosfat. Dessutom finns det sju tvåvärda metalljoner i detta ribozym.
Än så länge känner vi bara till den prekatalytiska konformationen hos twistersysterribozymer. Att förstå övergångstillståndet behövs för att förklara förhållandet mellan twister-ribozym och twister-systerribozym samt strukturskillnaderna för det aktiva stället mellan trevägs- och fyrvägsövergångssysterribozymer.
Katalytisk mekanism
Generellt klyver nukleolytiska ribozymer en specifik fosfodiesterbindning genom SN2- mekanism . O2' fungerar som en nukleofil för att attackera det intilliggande P, med O5' som en lämnande grupp. De katalytiska produkterna är ett cykliskt 2',3'-fosfat och en 5'-hydroxyl.
Den katalytiska aktiviteten hos twistersyster ökar med pH och beror på tvåvärd metalljon. Klyvningshastigheten ökar 10 gånger med varje ökning av pH-enheten och når en platå nära pH 7, vilket indikerar att 2-hydroxylgruppen i cytidin nära det aktiva stället är helt deprotonerad vid pH 7 i ribozymet. Den strukturella grunden för den katalytiska aktiviteten är dock fortfarande under utredning.
Den trevägs junctional twister-systern är ett metalloenzym. Det inre sfäriska vattnet i en tvåvärd metalljon bunden till C54O2' fungerar som en allmän bas för att deprotonera 2-hydroxylgruppen, vilket gör den till en starkare nukleofil, men den allmänna syran som kan stabilisera den lämnande oxianjongruppen förblir okänd. Denna mekanism stöds av den exponentiella korrelationen mellan katalytisk aktivitet och pKa för hydratiserad metalljon.
För den fyrvägs kopplade twister-systern finner Ren och medarbetare att guanin med en aminogrupp sannolikt spelar en roll i katalysen eftersom G5-mutationer resulterar i mycket låg katalytisk aktivitet. Det är dock fortfarande oklart om guanin deltar direkt i katalysen eftersom det inte är absolut konserverat. Bildandet av en pseudoknot för fyrvägsövergångs-TS visade sig vara starkt Mg2 + -beroende genom att genomföra SHAPE-experiment (selektiv-2'-Hydroxylacylering analyserad med Primer Extension).