WikiDer > Интрон группы II
| Каталитический интрон группы II, D5 | |
|---|---|
 полная вторичная структура интрона группы II | |
| Идентификаторы | |
| Символ | Intron_gpII |
| Рфам | RF00029 |
| Прочие данные | |
| PDB структуры | PDBe 6cih |
| Дополнительная информация | Запись содержит домен сплайсинга V (D5) и некоторый консенсус 3 'к нему. |
| Каталитический интрон группы II, D1-D4 | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | группа-II-D1D4 |
| Рфам | CL00102 |
| Прочие данные | |
| PDB структуры | PDBe 4fb0 |
| Дополнительная информация | Запись содержит D1-D4, части с 5 'по D5. |
Интроны группы II представляют собой большой класс самокаталитических рибозимы и мобильные генетические элементы, обнаруженные в гены всех трех области жизни. Активность рибозима (например, само-сращивание) может происходить в условиях с высоким содержанием соли in vitro. Однако помощь от белки требуется для in vivo сращивание.[1] В отличие от интроны группы I, эксцизия интрона происходит в отсутствие GTP и предполагает формирование лариат, с точкой ветвления с A-остатком, очень напоминающей ту, что обнаруживается у лариат, образовавшихся во время сплайсинга ядерной пре-мРНК. Предполагается, что сплайсинг пре-мРНК (см. сплайсосома), возможно, произошли от интронов группы II из-за сходного каталитического механизма, а также структурного сходства субструктуры домена V группы II с удлиненной U6 / U2 мяРНК.[2][3] Наконец, их способность сайт-специфической мобилизации к новым сайтам ДНК была использована как инструмент для биотехнология.
Структура и катализ
Вторичная структура интронов группы II характеризуется шестью типичными структурами «стержень-петля», также называемыми доменами от I до VI (от DI до DVI или от D1 до D6). Домены исходят из центральной жилы, которая приближает 5 'и 3' стыковые соединения. Проксимальные спиральные структуры шести доменов связаны несколькими нуклеотиды в центральной области (линкерные или соединительные последовательности). Из-за своего огромного размера домен I был разделен на поддомены a, b, c и d. Были выявлены различия в последовательностях интронов группы II, которые привели к дальнейшему разделению на подгруппы IIA, IIB и IIC, а также различное расстояние между выступами. аденозин в домене VI (предполагаемая точка ветвления, образующая лариат) от 3'-сайта сплайсинга, а также включение или отсутствие структурных элементов, таких как координационная петля в домене I, который присутствует в интронах IIB и IIC, но не в IIA.[1] Интроны группы II также образуют очень сложные Третичная структура РНК.
Интроны группы II содержат лишь очень мало консервативных нуклеотидов, а нуклеотиды, важные для каталитической функции, распределены по всей структуре интрона. Несколько строго консервативных первичных последовательностей представляют собой консенсус в сайтах сплайсинга 5 'и 3' (... ↓ GUGYG & ... и ... AY ↓ ..., где Y представляет собой пиримидин), некоторые нуклеотиды центрального ядра (соединяющие последовательности), относительно большое количество нуклеотидов DV и некоторые короткие участки последовательности DI. Непарный аденозин в DVI (отмечен звездочкой на рисунке и расположен на расстоянии 7 или 8 нуклеотидов от 3 'сайта сплайсинга) также является консервативным и играет центральную роль в процессе сплайсинга. 2'-гидроксил выпуклого аденозин атакует сайт соединения 5 ', за которым следует нуклеофильная атака на 3'-сайте сплайсинга 3'-ОН восходящей экзон. Это приводит к разветвленному интрону-лариату, соединенному 2'-фосфодиэфирной связью в аденозине DVI.
Для сращивания требуется белковое оборудование. in vivo, и дальнодействующие взаимодействия интрон-интрон и интрон-экзон важны для позиционирования сайтов сплайсинга, а также для ряда третичных контактов между мотивами, включая взаимодействия петли поцелуя и тетрапетли с рецептором. В 2005 г. A. De Lencastre et al. обнаружили, что во время сплайсинга интронов группы II все реагенты предварительно организуются до начала сплайсинга. Сайт разветвления, оба экзона, каталитически важные области DV и J2 / 3 и ε-ε 'находятся в непосредственной близости до того, как произойдет первая стадия сплайсинга. Помимо выступов и областей триады AGC DV, линкерная область J2 / 3, ε-ε 'нуклеотиды и координационная петля в DI имеют решающее значение для архитектуры и функции активного сайта.[4]
Первая кристаллическая структура интрона группы II была разрешена в 2008 г. для Oceanobacillus iheyensis каталитический интрон группы IIC, и к нему присоединился Pylaiella littoralis (P.li.LSUI2) интрон группы IIB в 2014 г. Были предприняты попытки смоделировать третичную структуру других интронов группы II, таких как интрон группы IIB ai5γ, с использованием комбинации программ для картирования гомологии на известные структуры и de novo моделирование ранее неразрешенных регионов.[5] Группа IIC характеризуется каталитической триадой, состоящей из CGC, в то время как Группа IIA и Группа IIB составляют каталитическую триаду AGC, которая больше похожа на каталитическую триаду сплайсосомы. Считается, что группа IIC также меньше по размеру, более реактивна и более древняя. Первый этап сплайсинга в интроне группы IIC осуществляется водой, и она образует линейную структуру вместо лариата.[6]
Распространение и филогения
| Домен X | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Домен_X | ||||||||
| Pfam | PF01348 | ||||||||
| Pfam клан | CL0359 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR024937 | ||||||||
| |||||||||
| Интрон группы II, специфичный для матуразы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | ГИИМ | ||||||||
| Pfam | PF08388 | ||||||||
| Pfam клан | CL0359 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR013597 | ||||||||
| |||||||||
Интроны группы II находятся в рРНК, тРНК, и мРНК из органеллы (хлоропласты и митохондрии) в грибы, растения, и протисты, а также в мРНК в бактерии. Первым интроном, который был идентифицирован как отличный от группы I, был интрон ai5γ группы IIB, который был выделен в 1986 году из пре-мРНК транскрипта окси 3 митохондриальный ген Saccharomyces cerevisiae.[7]
Подмножество группы II интроны кодируют основные белки сплайсинга, известные как белки, кодируемые интронами, или IEP, в интронных ORF. В результате длина этих интронов может достигать 3 т.п.н. Сплайсинг происходит почти так же, как сплайсинг ядерной пре-мРНК с двумя этапами переэтерификации, при этом на обоих этапах также используются ионы магния для стабилизации уходящей группы на каждом этапе, что привело некоторых теоретиков к филогенетической связи между интронами группы II и ядерной сплайсосомой. Дополнительным доказательством этой связи является структурное сходство между соединением U2 / U6 сплайсосомной РНК и доменом V интронов группы II, который содержит каталитическую триаду AGC и большую часть сердца активного сайта, а также четность между консервативными 5 'и 3 'конечные последовательности.[8]
Многие из этих IEP, включая LtrA, совместно используют домен обратной транскриптазы и «Домен X».[9] Матурас К (MatK) - это белок, в некоторой степени похожий на те белки, кодируемые интронами, которые содержатся в хлоропластах растений. Это необходимо для in vivo сплайсинг интронов группы II и может быть обнаружен в хлоропластных интронах или в ядерном геноме. Его домен RT сломан.[9]
Белковый домен
IEP группы II имеют родственный консервативный домен, известный как «домен X» в органеллах или «GIIM» у бактерий, который не обнаруживается в других ретроэлементах.[10][11] Домен X необходим для сплайсинга митохрондрий дрожжей.[12] Этот домен может отвечать за распознавание и связывание интронной РНК.[11] или ДНК.[13]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б Ламбовиц А.М., Циммерли С. (август 2011 г.). «Интроны группы II: мобильные рибозимы, вторгающиеся в ДНК». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 3 (8): a003616. Дои:10.1101 / cshperspect.a003616. ЧВК 3140690. PMID 20463000.
- ^ Ситхараман М., Элдхо Н.В., Паджетт Р.А., Дайи К.Т. (февраль 2006 г.). "Структура каталитического эффекторного домена 5 самосплайсинга интрона группы II: параллели со сплайсосомной РНК U6". РНК. 12 (2): 235–47. Дои:10.1261 / rna.2237806. ЧВК 1370903. PMID 16428604.
- ^ Валадхан С. (май – июнь 2010 г.). «Роль мяРНК в активном сайте сплайсосом». РНК Биология. 7 (3): 345–53. Дои:10.4161 / rna.7.3.12089. PMID 20458185.
- ^ де Ленкаср А., Хэмилл С., Пайл А.М. (июль 2005 г.). «Единственная область активного сайта для интрона группы II». Структурная и молекулярная биология природы. 12 (7): 626–7. Дои:10.1038 / nsmb957. PMID 15980867.
- ^ Сомаровту С., Легевич М., Китинг К.С., Пайл А.М. (февраль 2014 г.). «Визуализация интрона IIB группы ai5γ». Исследования нуклеиновых кислот. 42 (3): 1947–58. Дои:10.1093 / nar / gkt1051. ЧВК 3919574. PMID 24203709.
- ^ Китинг К.С., Тоор Н., Перлман П.С., Пайл А.М. (январь 2010 г.). «Структурный анализ активного сайта интрона группы II и последствия для сплайсосомы». РНК. 16 (1): 1–9. Дои:10.1261 / rna.1791310. ЧВК 2802019. PMID 19948765.
- ^ Peebles CL, Perlman PS, Mecklenburg KL, Petrillo ML, Tabor JH, Jarrell KA, Cheng HL (январь 1986 г.). «Самосплайсинговая РНК вырезает интронный лариат». Клетка. 44 (2): 213–23. Дои:10.1016/0092-8674(86)90755-5. PMID 3510741.
- ^ Гордон PM, Сонтхаймер EJ, Piccirilli JA (февраль 2000 г.). «Катализ ионами металлов во время стадии лигирования экзона при сплайсинге ядерной пре-мРНК: расширение параллелей между сплайсосомой и интронами группы II». РНК. 6 (2): 199–205. Дои:10.1017 / S1355838200992069. ЧВК 1369906. PMID 10688359.
- ^ а б Алерт Д., Пипенбург К., Кудла Дж., Бок Р. (июль 2006 г.). «Эволюционное происхождение интрона митохондриальной группы II растений от предка, кодирующего обратную транскриптазу / матуразу». Журнал исследований растений. 119 (4): 363–71. Дои:10.1007 / s10265-006-0284-0. PMID 16763758.
- ^ Мор Г., Перлман П.С., Ламбовиц А.М. (ноябрь 1993 г.). «Эволюционные отношения между кодируемыми интронами белками группы II и идентификация консервативного домена, который может быть связан с функцией созревания». Исследования нуклеиновых кислот. 21 (22): 4991–7. Дои:10.1093 / nar / 21.22.4991. ЧВК 310608. PMID 8255751.
- ^ а б Centrón D, Roy PH (май 2002 г.). «Присутствие интрона группы II в мультирезистентном штамме Serratia marcescens, который содержит три интегрона и новое слияние генов». Противомикробные препараты и химиотерапия. 46 (5): 1402–9. Дои:10.1128 / AAC.46.5.1402-1409.2002. ЧВК 127176. PMID 11959575.
- ^ Моран СП, Мекленбург К.Л., Сасс П., Белчер С.М., Манке Д., Левин А., Перлман П. (июнь 1994 г.). «Сплайсинг дефектных мутантов гена COXI митохондриальной ДНК дрожжей: начальное определение домена зрелости интрона группы II aI2». Исследования нуклеиновых кислот. 22 (11): 2057–64. Дои:10.1093 / nar / 22.11.2057. ЧВК 308121. PMID 8029012.
- ^ Го Х, Циммерли С., Перлман П.С., Ламбовиц А.М. (ноябрь 1997 г.). «Эндонуклеазы интронов группы II используют как РНК, так и белковые субъединицы для распознавания специфических последовательностей в двухцепочечной ДНК». Журнал EMBO. 16 (22): 6835–48. Дои:10.1093 / emboj / 16.22.6835. ЧВК 1170287. PMID 9362497.
дальнейшее чтение
- Бонен Л., Фогель Дж. (Июнь 2001 г.). «Плюсы и минусы интронов группы II». Тенденции в генетике. 17 (6): 322–31. Дои:10.1016 / S0168-9525 (01) 02324-1. PMID 11377794.
- Чу В.Т., Адамиди С., Лю К., Перлман П.С., Пайл А.М. (декабрь 2001 г.). «Контроль выбора места ответвления интроном группы II». Журнал EMBO. 20 (23): 6866–76. Дои:10.1093 / emboj / 20.23.6866. ЧВК 125754. PMID 11726522.
- Леманн К., Шмидт У. (2003). «Интроны группы II: структура и каталитическая универсальность крупных природных рибозимов». Критические обзоры в биохимии и молекулярной биологии. 38 (3): 249–303. Дои:10.1080/713609236. PMID 12870716.
- Мишель Ф., Умесоно К., Озеки Х. (октябрь 1989 г.). «Сравнительная и функциональная анатомия каталитических интронов группы II - обзор». Ген. 82 (1): 5–30. Дои:10.1016/0378-1119(89)90026-7. PMID 2684776.