Egzonukleaza

Egzonukleaze su enzimi koji razlažu jedan po jedan nukleotid od kraja (egzo)polinukleotidnog lanca. Tada dolazi do hidrolizne reakcije koja prekida fosfodiesterske veze bilo na kraju 3' ili na 5'. Njihov bliski srodnik je endonukleaza koji cijepa fosfodiesterske veze u sredini (endo)polinukleotidnog lanca. Eukarioti i prokarioti imaju tri vrste egzonukleza uključenih u normalan promet iRNK: 5 'do 3' egzonukleleza (Xrn1), koja je ovisna o proteinu za odmotavanje; 3 'do 5' egzonuklaza, nezavisni protein; i poli (A) -specifična 3 'do 5' egzonuklaza.[1][2]

3' do 5' asociranost egzonuklease sa Pol I

I kod Archaea i eukariota, jedan od glavnih puteva razgradnje RNK izvodi multiproteinski egzozomni kompleks, koji se uglavnom sastoji od 3 'do 5' egzoribonukleaza.

Značaj za polimerazeUredi

Poznato je da RNK polimeraza II djeluje tokom prekida transkripcije; djeluje s 5 'egzonuklazom (ljudski gen Xrn2) kako bi razgradio novoformirani transkript nizvodno, napuštajući mjesto poliadenilacije i istovremeno snimajući polimerazu. Ovaj postupak uključuje dopremanje egzonuklaze do pol II i prekidanje transkripcije.[3]Pol I tada sintetizira DNK nukleotide umjesto prajmera RNK koji je upravo uklonila. DNK polimeraza I ima 3 'do 5' i 5 'do 3' egzonuklezne aktivnosti, koje se koriste pri uređivanju i korekturi DNK za pogreške. 3 'do 5' može ukloniti samo jedan mononukleotid istovremeno, a aktivnost 5 'do 3' može ukloniti mononukleotide ili najviše 10 nukleotida odjednom.

Tipovi kod E. coliUredi

 
Egzonukleaza WRN sa (žutim) aktivnim mjestom

U 1971., Lehman I. R. otkrio je egzonukluzu I u E. coli. Od tada su slijedila brojna otkrića, uključujući enzime kao što su: egzonuklaza II, III, IV, V, VI, VII, i VIII. Svaki tip egzonuklaze ima određenu vrstu funkcije ili uvjeta.[4]

Egzonukleaza I razdvaja jednolančane DNK u smjeru 3 '→ 5', oslobađajući dezoksiribonukleozid 5'-monofosfate jedan za drugim. Ne cijepa lance DNK bez 'terminalnih 3'-OH grupa jer su blokirani fosforilnim ili acetilnim grupama.[5]

Egzokuleaza II povezana je sa DNK polimerazom I, koja sadrži 5' egzonuklelezu koja se odvaja od RNK prajmera koji se nalazi odmah uzvodno od mesta sinteze DNK na način 5' → 3 '.

Egzonukleaza III ima četiri katalitske aktivnosti:

  • 3 'do 5' egzodoksiribonukleazna aktivnost, koja je specifična za dvolančane DNK;
  • RNazna aktivnost;
  • 3' fosfatazna aktivnost:
  • Aktivnost AP endonukleaze (kasnije je nazivana endonukleaza II).[6]

Egzonukleaza IV dodaje molekulu vode, tako da može prekinuti vezu oligonukleotida s nukleozid 5' monofosfatom. Da bi funkcionirala i radila na višim temperaturama od egzonuklaze I, ova egzonuklaza zahtijeva Mg 2+.[7]

Egzonukleaza V je 3' do 5' hidrolizujući enzim koji katalizira linearnu dvolančanu DNK i jednolančanu DNK, za što je potreban Ca2+.[8] This enzyme is extremely important in the process of homologous recombination.

Egzonukleaza VIII je 5' do 3' dimerni protein koji ne zahtijeva ATP ili bilo kakve gepove ili ureze u niti ali za obavljanje svoje funkcije zahtijeva slobodnu 5' OH grupu.

Otkrića kod ljudiUredi

Za 3-do 5 'endonukleazu ljudskog tipa poznato je da je od presudne važnosti za pravilnu obradu histona pre-iRNK, pri čemu U7 snRNP usmjerava postupak pojedinačnog cijepanja. Nakon uklanjanja proizvoda cijepanja nizvodnog toka (DCP) Xrn1 nastavlja daljnju razgradnju proizvoda dok se potpuno ne razgradi. Ovo omogućava recikliranje nukleotida. Xrn1 povezan je s aktivnosti kotranskripcije cijepanja (CoTC) koja djeluje kao prekursor za razvoj nezaštićenog slobodnog 5' kraja, tako da egzonuklaza može nizvodno ukloniti i degradirati produkt cijepanja (DCP) . Ovo pokreće raskid transkripcije jer nije potrebno stvaranje DNK ili RNK lanaca u njihovim tijelima.[9][10]

Otkrića kod kvascaUredi

Opći i regulatorni kompleks za transkripciju u kvasaca je CCR4-Not za koji je otkriveno da je povezan sa metabolizmom iRNK, inicijacijom transkripcije i degradacijom iRNK. Otkriveno je da CCR4 sadrži RNK i aktivnosti eksonukleaze jednolančane DNK 3 'do 5'. Druga komponenta povezana sa CCR4-Not je protein CAF1, za koji je utvrđeno da sadrži 3 'do 5' ili 5 'do 3' domen egzonuklaze u Mus musculus i Caenorhabditis elegans.[11][12][13] Ovaj protein nije pronađen u kvascu, što sugerira da će vjerovatno imati nenormalni domen egzonuklaze poput one koja se viđa u metazoanu. Kvasac sadrži Rat1 i Xrn1 eksonukleazu. Rat1 djeluje baš kao i ljudski tip (Xrn2) i Xrn1 funkcija u citoplazmi, u smjeru 5 'do 3' da razgradi RNA (prije 5,8 i 25 s rRNA) u odsustvu Rat1.[14][15]

ReferenceUredi

  1. ^ Mukherjee D; et al. (2004). "Analysis of RNA Exonucleolytic Activities in Cellular Extracts". Springer Protocols. 257: 193–211. doi:10.1385/1-59259-750-5:193. ISBN 978-1-59259-750-5. PMID 14770007.
  2. ^ Pamela A. Frischmeyer; et al. (2002). "An mRNA Surveillance Mechanism That Eliminates Transcripts Lacking Termination Codons". Science. 295 (5563): 2258–61. Bibcode:2002Sci...295.2258F. doi:10.1126/science.1067338. PMID 11910109.
  3. ^ Hage A EL; et al. (2008). "Efficient termination of transcription by RNA polymerase I requires the 5′ exonuclease Rat1 in yeast". Genes Dev. 22 (8): 1068–081. doi:10.1101/gad.463708. PMC 2335327. PMID 18413717.
  4. ^ Paul D. Boyer (1952). The Enzymes (1st izd.). Academic Press. str. 211. ISBN 978-0-12-122723-4.
  5. ^ Lehman IR, Nussbaum AL (august 1964). "The deoxyribonucleases of Escherichia Coli. V. on the specificity of exonuclease I (Phosphodiesterase)". J. Biol. Chem. 239 (8): 2628–36. PMID 14235546.
  6. ^ Rogers SG, Weiss B (1980). "Exonuclease III of Escherichia coli K-12, an AP endonuclease". Meth. Enzymol. Methods in Enzymology. 65 (1): 201–11. doi:10.1016/S0076-6879(80)65028-9. ISBN 978-0-12-181965-1. PMID 6246343.
  7. ^ Mishra, N. C.; Mishra, Nawin C. (1995). Molecular biology of nucleases. Boca Raton: CRC Press. str. 46–52. ISBN 978-0-8493-7658-0.
  8. ^ Douglas A. Julin (2000). "Detection and Quantitation of RecBCD Enzyme (Exonuclease V) Activity". DNA Repair Protocols. Methods in Molecular Biology. 152. Humana Press. str. 91–105. doi:10.1385/1-59259-068-3:91. ISBN 978-0-89603-643-7. PMID 10957971.
  9. ^ Yang XC, Sullivan KD, Marzluff WF, Dominski Z (januar 2009). "Studies of the 5′ Exonuclease and Endonuclease Activities of CPSF-73 in Histone Pre-mRNA Processing". Mol. Cell. Biol. 29 (1): 31–42. doi:10.1128/MCB.00776-08. PMC 2612496. PMID 18955505.
  10. ^ West S, Gromak N, Proudfoot NJ (novembar 2004). "Human 5' → 3' exonuclease Xrn2 promotes transcription termination at co-transcriptional cleavage sites". Nature. 432 (7016): 522–5. doi:10.1038/nature03035. PMID 15565158.
  11. ^ Chen J, Chiang YC, Denis CL (mart 2002). "CCR4, a 3′–5′ poly(A) RNA and ssDNA exonuclease, is the catalytic component of the cytoplasmic deadenylase". EMBO J. 21 (6): 1414–26. doi:10.1093/emboj/21.6.1414. PMC 125924. PMID 11889047.
  12. ^ Draper MP, Salvadore C, Denis CL (juli 1995). "Identification of a mouse protein whose homolog in Saccharomyces cerevisiae is a component of the CCR4 transcriptional regulatory complex". Mol. Cell. Biol. 15 (7): 3487–95. doi:10.1128/MCB.15.7.3487. PMC 230585. PMID 7791755.
  13. ^ Moser MJ, Holley WR, Chatterjee A, Mian IS (decembar 1997). "The proofreading domain of Escherichia coli DNA polymerase I and other DNA and/or RNA exonuclease domains". Nucleic Acids Res. 25 (24): 5110–8. doi:10.1093/nar/25.24.5110. PMC 147149. PMID 9396823. Arhivirano s originala, 18. 7. 2012.
  14. ^ Henry Y, Wood H, Morrissey JP, Petfalski E, Kearsey S, Tollervey D (maj 1994). "The 5' end of yeast 5.8S rRNA is generated by exonucleases from an upstream cleavage site". EMBO J. 13 (10): 2452–63. doi:10.1002/j.1460-2075.1994.tb06530.x. PMC 395111. PMID 7515008.
  15. ^ Geerlings TH, Vos JC, Raué HA (decembar 2000). "The final step in the formation of 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae is performed by 5'-->3' exonucleases". RNA. 6 (12): 1698–703. doi:10.1017/S1355838200001540. PMC 1370040. PMID 11142370.

Vanjski linkoviUredi