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| リボヌクレアーゼ | |||||||||||
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 Ustilago sphaerogenaリボヌクレアーゼ U2 AMP PDB エントリー3agn [1] | |||||||||||
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| シンボル | リボヌクレアーゼ | ||||||||||
| パム | PF00545 | ||||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||||
| SCOP2 | 1brn / スコープ / SUPFAM | ||||||||||
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リボヌクレアーゼ（一般にRNaseと略される）は、 RNAをより小さな成分に分解する触媒作用を持つヌクレアーゼの一種です。リボヌクレアーゼは、エンドリボヌクレアーゼとエキソリボヌクレアーゼに分けられ、EC 2.7（リン酸分解酵素）および3.1（加水分解酵素）の酵素クラス内にいくつかのサブクラスが含まれます。
関数
研究対象となった生物はすべて、2 つの異なるクラスの RNase を多数含んでいます。これは、RNA 分解が非常に古くからある重要なプロセスであることを示しています。RNase は、不要になった細胞 RNA の除去だけでなく、タンパク質を作るための遺伝物質を運ぶメッセンジャー RNA と、さまざまな細胞プロセスで機能する非コード RNA の両方を含むすべての RNA 分子の成熟に重要な役割を果たします。さらに、活性 RNA 分解システムは、RNA ウイルスに対する最初の防御であり、RNAiなどのより高度な細胞免疫戦略の基礎となる仕組みを提供します。
一部の細胞は、A や T1 などの非特異的 RNase も大量に分泌します。したがって、RNase は非常に一般的であり、保護された環境にない RNA の寿命は非常に短くなります。すべての細胞内 RNA は、5' 末端キャッピング、3' 末端ポリアデニル化、RNA-RNA 二重鎖の形成、RNA タンパク質複合体 (リボ核タンパク質粒子または RNP) 内での折り畳みなど、いくつかの戦略によって RNase 活性から保護されていることは注目に値します。
もう一つの保護メカニズムはリボヌクレアーゼ阻害剤（RI）です。これは一部の細胞タイプで細胞タンパク質の比較的大きな割合（約0.1%）を占め、あらゆるタンパク質間相互作用の中で最も高い親和性で特定のリボヌクレアーゼに結合します。RI -RNase A複合体の解離定数は、生理学的条件下で約20 fMです。RIは、RNAを研究するほとんどの研究室で、環境中のRNaseによる分解からサンプルを保護するために使用されています。
二本鎖DNAの非常に特異的な配列を切断する制限酵素と同様に、一本鎖 RNA の特定の配列を認識して切断する さまざまなエンドリボヌクレアーゼが最近分類されています。
RNaseは、血管新生や被子植物の自家不和合性など、多くの生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。[2] [3]原核生物の毒素-抗毒素系 の多くのストレス応答毒素は、 RNase活性と相同性を持つことが示されている。[4]
分類
エンドリボヌクレアーゼの主な種類
- EC 3.1.27.5: RNase A は研究でよく使われる RNase です。RNase A (例: ウシ膵臓リボヌクレアーゼ A: PDB : 2AAS ) は、研究室でよく使われる酵素の中で最も丈夫な酵素の 1 つです。RNase A を分離する方法の 1 つは、粗細胞抽出物を煮沸して RNase A 以外の酵素がすべて変性することです。RNase A は一本鎖 RNA に特異的です。不対の C および U 残基の 3' 末端を切断し、最終的に 2',3'-環状一リン酸中間体を経て 3'-リン酸化生成物を形成します。[5] RNase Aの活性には補因子は必要ありません[6]
- EC 3.1.26.4: RNase Hは、DNA/RNA二重鎖中のRNAを切断してssDNAを生成するリボヌクレアーゼです。RNase Hは非特異的エンドヌクレアーゼであり、酵素に結合した二価金属イオンの助けを借りて加水分解機構を介してRNAの切断を触媒します。RNase Hは5'リン酸化生成物を残します。[7]
- EC 3.1.26.3: RNase IIIは、原核生物の転写されたポリシストロニック RNA オペロンから rRNA (16s rRNA および 23s rRNA) を切断するリボヌクレアーゼの一種です。また、二本鎖 RNA (dsRNA)-Dicer ファミリーの RNase も消化し、pre-miRNA (長さ 60～70bp) を特定の部位で切断して miRNA (22～30bp) に変換します。miRNA は、転写と mRNA の寿命の調節に積極的に関与しています。
- EC番号3.1.26.-??: RNase Lはインターフェロン誘導ヌクレアーゼであり、活性化されると細胞内のすべてのRNAを破壊する。
- EC 3.1.26.5: RNase Pは、リボザイム（酵素と同じように触媒として働くリボ核酸）であるという点でユニークなリボヌクレアーゼの一種です。その機能の 1 つは、1 本の鎖状プレtRNAの 5' 末端からリーダー配列を切り離すことです。RNase P は、自然界で知られている 2 つの多重ターンオーバーリボザイムのうちの 1 つです (もう 1 つはリボソームです)。細菌では、RNase P はホロ酵素の触媒活性にも関与しています。ホロ酵素は、補酵素との組み合わせによって活性酵素システムを形成し、このシステムの基質に対する特異性を決定するアポ酵素で構成されています。タンパク質であり、 RNA を含まない RNase P の形態が最近発見されました。[8]
- EC 番号3.1.??: RNase PhyM は一本鎖 RNA に特異的な配列です。不対の A および U 残基の 3' 末端を切断します。
- EC 3.1.27.3: RNase T1 は一本鎖 RNA に特異的な配列です。不対の G 残基の 3' 末端を切断します。
- EC 3.1.27.1: RNase T2 は 一本鎖 RNA に対して配列特異的です。4 つの残基すべての 3' 末端を切断しますが、A の 3' 末端を優先的に切断します。
- EC 3.1.27.4: RNase U2 は一本鎖 RNA に特異的な配列です。不対 A 残基の 3' 末端を切断します。
- EC 3.1.27.8: RNase V はポリアデニン RNA およびポリウリジン RNA に特異的です。
- EC 3.1.26.12: RNase E は植物由来のリボヌクレアーゼであり、細菌のSOS応答を調節し、RecA/LexA依存性シグナル伝達経路によるSOS機構の活性化によってDNA損傷のストレスに反応し、多数の遺伝子の転写を抑制して細胞分裂の停止とDNA修復の開始をもたらします。[9]
- EC 3.1.26.-: RNase G 5s rRNAの16'末端の処理に関与する。染色体の分離と細胞分裂に関係する。細胞質軸フィラメント束の構成要素の1つと考えられている。また、この構造の形成を調節できると考えられている。[10]
エキソリボヌクレアーゼの主な種類
- EC 番号 EC 2.7.7.8: ポリヌクレオチドホスホリラーゼ (PNPase) は、エキソヌクレアーゼとしても、ヌクレオチジルトランスフェラーゼとしても機能します。
- EC 番号 EC 2.7.7.56: RNase PH はエキソヌクレアーゼとしてだけでなく、ヌクレオチジルトランスフェラーゼとしても機能します。
- EC 番号3.1.??: RNase R はRNase II の近い相同体ですが、RNase II とは異なり、補助因子の助けを借りずに二次構造を持つ RNA を分解できます。
- EC 番号 EC 3.1.13.5: RNase Dは、pre- tRNAの 3' から 5' への処理に関与します。
- EC 番号3.1.??: RNase Tは、多くの安定した RNA の 3' から 5' への成熟に大きく貢献します。
- EC 3.1.13.3:オリゴリボヌクレアーゼは短いオリゴヌクレオチドをモノヌクレオチドに分解します。
- EC 3.1.11.1:エキソリボヌクレアーゼ I は、一本鎖 RNA を 5' から 3' に分解し、真核生物にのみ存在します。
- EC 3.1.13.1:エキソリボヌクレアーゼ IIはエキソリボヌクレアーゼ I の近縁相同体です。
RNase特異性
活性部位は、活性部位残基がすべて谷の壁と底を形成する裂け目の谷のように見えます。裂け目は非常に薄く、小さな基質が活性部位の真ん中にぴったりと収まり、残基との完璧な相互作用を可能にします。実際には、基質にも見られるように、活性部位にはわずかな湾曲があります。通常、ほとんどのエキソヌクレアーゼとエンドリボヌクレアーゼは配列特異的ではありませんが、最近、 DNAをネイティブに認識して切断するCRISPR / Casシステムが、ssRNAを配列特異的に切断するように設計されました。[11]
RNA抽出中のRNase汚染
分子生物学実験におけるRNAの抽出は、RNAサンプルを分解する普遍的で頑強なリボヌクレアーゼの存在によって非常に複雑になります。特定のRNaseは非常に頑強であり、それらを不活性化することはDNaseを中和することに比べて困難です。放出される細胞RNaseに加えて、環境中にもいくつかのRNaseが存在します。RNaseは、さまざまな生物で多くの細胞外機能を持つように進化しました。[12] [13] [14]たとえば、RNase AスーパーファミリーのメンバーであるRNase 7は、人間の皮膚から分泌され、強力な抗病原体防御として機能します。[15] [16]これらの分泌されたRNaseでは、酵素RNase活性は、その新しい適応機能に必要ではない可能性があります。たとえば、免疫RNaseは、細菌の細胞膜を不安定化することによって作用します。[17] [18]
参考文献
- ^ 野口 誠 (2010 年 7 月). 「アデノシン 3'-一リン酸と複合体を形成した Ustilago sphaerogena リボヌクレアーゼ U2 の構造から推測されるアスパラギン酸から sexxxxxxxx への異性化メカニズム」. Acta Crystallographica D. 66 ( Pt 7): 843–9. doi :10.1107/S0907444910019621. PMID 20606265.
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Ahmed TAE、Udenigwe CC、Gomaa A. 編集：卵由来のバイオマテリアルのバイオテクノロジーとバイオエンジニアリングへの応用。Front Bioeng Biotechnol。2021年9月20日;9:756058
出典
- D'Alessio G および Riordan JF 編 (1997)リボヌクレアーゼ: 構造と機能、Academic Press。
- Gerdes K、Christensen SK、Lobner-Olesen A (2005)。「原核生物毒素-抗毒素ストレス応答遺伝子座」Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382。
外部リンク
- EC 3.1 用 IUBMB 酵素データベース
- EC 3.1 向け統合酵素データベース
