リボヌクレアーゼ

リボヌクレアーゼ
ウスチラゴ・スファエロゲナのAMPリボヌクレアーゼU2 PDBエントリー3agn [ 1 ]
識別子
シンボルリボヌクレアーゼ
ファムPF00545
インタープロIPR000026
SCOP21brn /スコープ/ SUPFAM
利用可能なタンパク質構造:
PDB  1mgw A:56-137 1mgr A:56-137 1uck B:11-92

1i70 A:11-92 2sar A:11-92 1ucj B: 11-92 1lni B:11-92 1ay7 A: 11-92 1t2h B:11-92 1box A:11-92 1ucl A:11-92 1rge B:11-92 1t2i A:11-92 1c54 A:11-92 1rsn B:11-92 1gmq A:11-92 1uci A:11-92 1sar B:11-92 1gmp A:11-92 1rgf A:11-92 1rgg B:11-92 1rgh B:11-92 1i8v B:11-92 1gmr B:11-92 1ynv X:11-92 1py3 B:79-159 1pyl A:79-159 2rbi B:72-161 1goy A:72-161 1gou B:72-161 1gov A:72-161 1buj A:72-161 1bao B:67-156 1bsd A:67-156 1ban B:67-156 1brh A:67-156 1brg C:67-156 1brk C:67-156 1bns A:67-156 1bnf B:67-156 1bgs B:67-156 1bnj B:67-156 1bsa B:67-156 1bsb C:67-156 1b3s B:67-156 1x1w B:67-156 1bni B:67-156 1b2x B:67-156 1b2z A:67-156 1bsc C:67-156 1bse B:67-156 1x1y B:67-156 1bri C:67-156 1b2u C:67-156 1b27 C:67-156 1b20 B:67-156 1bnr :67-156 1b2s C:67-156 1yvs :67-156 1brs C:67-156 1brj C:67-156 1bne A:67-156 1bng C:67-156 1a2p A:67-156 1x1u B:67-156 1fw7 A:67-156 1rnb A:67-156 1b21 C:67-156 1x1x B:67-156 1brn M:67-156 1b2m A:46-129 1i0v A:46-129 1rls :46-129 1fys A:46-129 1bviB:46-129 1i2e A:46-129 2hoh D:46-129 3rnt :46-129 6gsp :46-129 4gsp :46-129 1low A:46-129 1i0x A:46-129 1bir B:46-129 1trq A:46-129 1det :46-129 1i2g A:46-129 3bu4 A:46-129 1rn1 A:46-129 1rnt :46-129 4hoh D:46-129 1rga :46-129 4bu4 A:46-129 1rhl A:46-129 5bu4 A:46-129 1hz1 A:46-129 1trp A:46-129 5hoh A:46-129 7gsp A:46-129 1ygw :46-129 1gsp :46-129 1bu4 :46-129 6rnt :46-129 1ch0 B:46-129 1rgc B:46-129 4bir :46-129 2rnt :46-129 3hoh D:46-129 1rgl :46-129 1rn4 :46-129 1fzu A:46-129 1lov A:46-129 5gsp :46-129 9rnt :46-129 3bir :46-129 1q9e C:46-129 1i3f A:46-129 5bir A:46-129 1g02 A:46-129 1loy A:46-129 2bir A:46-129 1tto A:46-129 2aad B:46-129 1lra :46-129 1i3i A:46-129 2bu4 A:46-129 2gsp :46-129 1hyf A:46-129 3gsp :46-129 1iyy A:46-129 7rnt :46-129 2aae :46-129 8rnt :46-129 5rnt :46-129 1i2f A:46-129 4rnt :46-129 1rgk :46-129 1rms :21-102 1rds :21-102 1fut :45-127 1rcl : 45-127 1fus :45-127 1rck :45-127 1rtu :23-113 1aqz A:82-174 1jbr B:82-174 1jbtA:82-174 1jbs A:82-174 1de3 A:83-175 1r4y A:83-175 IPR000026 PF00545 ( ECOD ; PDBsum )

 
アルファフォールド

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類され、 EC 2.7（加リン酸分解酵素）およびEC 3.1（加水分解酵素）の酵素クラス 内に複数のサブクラスが含まれます。

関数

リボヌクレアーゼは、ウイルスだけでなく、生命のあらゆる領域に存在します。エンドウ様RNaseなど、一部のRNaseファミリーは広く分布していますが、RNase Aなど、一部の脊椎動物にのみ存在するものもあります。[ 2 ] RNaseは、抗ウイルス防御、mRNA制御、コードRNAおよび非コードRNAのRNA成熟、RNA干渉、レトロウイルスの複製など、様々なプロセスにおいて役割を果たしています。[ 3 ]

一部の細胞は、AやT1などの非特異的なRNaseも大量に分泌します。そのため、RNaseは非常にありふれた存在であり、保護された環境に置かれていないRNAの寿命は非常に短くなります。細胞内のRNAはすべて、5'末端キャップ、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）内でのフォールディングなど、いくつかの戦略によってRNaseの活性から保護されています。

もう一つの保護機構はリボヌクレアーゼ阻害剤（RI）であり、これは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する。RI -RNase A複合体の解離定数は、生理学的条件下では10-14～10-16Mである。[ 4 ]組換えRNase阻害剤（RRI）は、試験管内で合成されたRIであり、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る。[ 5 ]

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様々なエンドリボヌクレアーゼが最近分類されている。 [ 6 ]

RNaseは、血管新生や被子植物における自家不和合性など、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。[ 7 ] [ 8 ]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。[ 9 ]

分類

エンドリボヌクレアーゼの主な種類

RNase Aの構造
  • EC 4.6.1.18 : RNase Aは研究で一般的に用いられるRNaseです。RNase A（例：ウシ膵臓リボヌクレアーゼA：PDB：2AAS）は、一般的な研究室で使用される最も強力な酵素の一つです。RNase Aを単離する方法の一つは、粗細胞抽出物を煮沸し、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。不対合の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。[ 10 ] [ 11 ] RNase Aの活性には補因子は必要ありません。[ 12 ]
  • 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、酵素結合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。[ 13 ]
  • EC 3.1.26.3 : RNase IIIは、原核生物において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（60～70bp長）を特定部位で切断してmiRNA（22～30bp）に変換します。miRNAは転写とmRNAの寿命制御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。その機能の一つは、一本鎖プレtRNAの5'末端からリーダー配列を切断することです。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（もう一つはリボソームです）。細菌において、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、補酵素と結合して活性酵素系を形成し、この系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。最近、タンパク質でありRNAを含まないRNase Pの形態が発見されました。[ 14 ]
  • EC番号3.1.??: RNase PhyMは一本鎖RNAに特異的な配列であり、不対AおよびU残基の3'末端を切断します。
  • EC 4.6.1.24 : RNase T1は一本鎖RNAに対して配列特異的であり、不対合G残基の3'末端を切断する。
  • EC 4.6.1.19 : 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、特にAの3'末端を優先的に切断します。
  • EC 4.6.1.20 : RNase U2は一本鎖RNAに対して配列特異的であり、不対A残基の3'末端を切断する。
  • 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応答を調節する。RecA/LexA依存性シグナル伝達経路によってSOS機構が活性化され、多数の遺伝子の転写が抑制され、細胞分裂の停止とDNA修復の開始につながることで、DNA損傷のストレスに応答する。[ 15 ]
  • EC 3.1.26.-：RNase G 5S rRNAの16'末端の処理に関与する。染色体分離と細胞分裂に関与する。細胞質軸フィラメント束の構成要素の一つと考えられている。また、この構造の形成を制御する可能性もあると考えられている。[ 16 ]

エキソリボヌクレアーゼの主な種類

RNase特異性

活性部位はリフトバレーのように見え、活性部位のすべての残基が谷の壁と底を形成しています。リフトは非常に薄く、小さな基質が活性部位の中央にぴったり収まり、残基との完璧な相互作用を可能にします。実際には、活性部位には基質と同様に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システムが開発され、ssRNAを配列特異的に切断できるようになりました。[ 17 ]

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遍在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っています。特定の RNase は非常に頑強であるため、その不活性化はDNaseを中和する場合に比べて困難です。放出される細胞性 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てきました。[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]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、強力な病原体防御として機能します。[ 21 ] [ 22 ]これらの分泌型 RNase では、酵素としての RNase 活性は、その新しい適応した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させることで作用します。[ 23 ] [ 24 ]

参考文献

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出典

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