Рибопереключатель ЗРК (лидер S-box) - SAM riboswitch (S-box leader)

Не путать с Рибопереключатель SAM – SAH.
Рибопереключатель ЗРК (лидер S-box)
RF00162-rscape.svg
Предсказанный вторичная структура и сохранение последовательности Рибопереключатель SAM (S box лидер)
Идентификаторы
СимволСЭМ
Альт. СимволыS_box
РфамRF00162 CL00012
Прочие данные
РНК типСнг; рибопереключатель
Домен (ы)Бактерии
ИДТИТермин GO должен начинаться с GO:
ТАКТАК: 0000035
PDB структурыPDBe

В Рибопереключатель SAM (также известный как S-образный лидер и Рибопереключатель SAM-I) находится вверх по течению ряда генов, которые кодируют белки участвует в метионин или же цистеин биосинтез в Грамположительный бактерии. Два рибопереключателя SAM в Bacillus subtilis экспериментально изученные действуют на уровне прекращение транскрипции контроль. Предсказанный вторичная структура состоит из комплекса стебель-петля область, за которой следует один участок терминатора стебель-петля. Альтернативная и взаимоисключающая форма включает основания в 3'-сегменте спирали 1 с основаниями в 5'-сегменте спирали 5, чтобы сформировать структуру, называемую антитерминаторной формой.[1][2][3] Когда SAM не связан, последовательность анти-терминатора изолирует последовательность терминатора, поэтому терминатор не может образоваться, позволяя полимеразе считывать нижестоящий ген.[4] Когда S-аденозил метионин (SAM) связан с аптамером, анти-терминатор изолируется анти-анти-терминатором; терминатор формирует и завершает транскрипцию.[4][5] Однако многие рибопереключатели SAM, вероятно, регулируют экспрессию генов на уровне трансляции.

Структура организации

Трехмерное изображение рибопереключателя SAM

Структура рибопереключателя SAM была определена с помощью Рентгеновская кристаллография.[6] ЗРК рибопереключатель имеет четырехстороннее соединение с двумя наборами соосно уложенных друг за другом спиралей, расположенных бок о бок. Эти стопки удерживаются вместе псевдоузел образуется между петлей на конце стержня P2 и областью соединения J3 / 4. Формированию псевдоузла способствует белок-независимый перегиб поворот что вызывает изгиб на 100 ° P2. Рибосомные белки, которые, как известно, связывают изломы в рибосоме, способствуют укладке SAM-аптамера за счет взаимодействия с мотивом поворота изгиба P2.[7] И изгиб-поворот, и псевдоузел имеют решающее значение для создания глобальной складки и продуктивного связывания. Связывающий карман разделен между консервативными тандемными парами AU в стебле P1, консервативным G в области соединения J1 / 2 и консервативной асимметричной выпуклостью в стебле P3. Фрагменты основной цепи аденозила и метионина SAM распознаются через образование водородных связей в выступе в P3 и консервативном G в J1 / 2. Метильная группа распознается косвенно через заряженную серу, которая формирует электростатическое взаимодействие с отрицательным поверхностным потенциалом, создаваемым тандемными парами AU в малой бороздке P1. Эти пары являются высококонсервативными, и изменения ориентации этих пар, а также идентичность оснований в парах (то есть пары GC вместо пар AU) приводят к снижению сродства к SAM.[нужна цитата ] Однако на сродство к SAH не влияют изменения в последовательности P1, что дополнительно подтверждает идею о том, что взаимодействие между SAM и спиралью P1 является электростатическим по своей природе.[нужна цитата ]

Были обнаружены другие структурные классы SAM-связывающих рибопереключателей, которые полностью отличаются от таковых у рибопереключателя SAM-I. Эти несвязанные SAM-связывающие рибопереключатели являются Рибопереключатели SAM-II, Рибопереключатели SAM-III и Рибопереключатели SAM – SAH. Подробности этих рибопереключателей описаны в их статьях.

Существуют также классы рибопереключателей, связывающих SAM, которые структурно родственны рибопереключателям SAM-I. Рибопереключатели SAM-IV, похоже, разделяет похожие лиганд -связывающий сайт с таковым у рибопереключателей SAM-I, но в контексте дискретного отдельного каркаса. В SAM-IV стебель P4 расположен ниже стебля P1 и вторым псевдоузлом взаимодействует с P3, в то время как поворот изгиба отсутствует. Рибопереключатели варианта SAM-I / IV[8] совмещают характеристики рибопереключателей SAM-I и SAM-IV. Например, у них есть P4 за пределами многоствольного соединения, как у рибопереключателей SAM-IV, но также часто есть P4, подобный SAM-I, внутри многоствольного соединения. Однако, в отличие от рибопереключателей SAM-I и SAM-IV, у вариантов рибопереключателей полностью отсутствует внутренняя петля в P2. Как отмечалось выше, эта внутренняя петля в рибопереключателях SAM-I формирует мотив поворота изгиба, который позволяет РНК образовывать псевдоузел. Варианты рибопереключателей лишены внутренней петли, которая могла бы допускать такой поворот, а также не обнаруживают признаков формирования псевдоузла типа SAM-I.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гранди Ф.Дж., Хенкин TM (1998). «S-бокс регулон: новая глобальная система контроля терминации транскрипции для генов биосинтеза метионина и цистеина у грамположительных бактерий». Мол. Микробиол. 30 (4): 737–749. Дои:10.1046 / j.1365-2958.1998.01105.x. PMID  10094622.
  2. ^ Эпштейн, В; Миронов А.С.; Нудлер Э (2003). «Рибопереключатель-опосредованный контроль метаболизма серы у бактерий». Proc Natl Acad Sci USA. 100 (9): 5052–5056. Дои:10.1073 / pnas.0531307100. ЧВК  154296. PMID  12702767.
  3. ^ Винклер В. К., Нахви А., Сударсан Н., Баррик Дж. Э., Брейкер Р. Р. (2003). «Структура мРНК, которая контролирует экспрессию гена путем связывания S-аденозилметионина». Nat. Struct. Биол. 10 (9): 701–707. Дои:10.1038 / nsb967. PMID  12910260.
  4. ^ а б Винклер В., Нахви А., Сударсан Н., Баррик Дж. И Брейкер Р. (2003) Структура мРНК, которая контролирует экспрессию гена путем связывания S-аденозилметионина. Структурная биология природы, 10 (9), 701–707.
  5. ^ Эпштейн В., Миронов А. и Нудлер Е. (2003) Контроль метаболизма серы у бактерий с помощью рибопереключателя. Труды Национальной академии наук США, 100, 5052–5056.
  6. ^ Монтанж, РК; Батей RT (2006). «Структура регуляторного элемента мРНК рибопереключателя S-аденозилметионина». Природа. 441 (7097): 1172–1175. Дои:10.1038 / природа04819. PMID  16810258.
  7. ^ Хеппелл, В; Лафонтен Д.А. (2008). «Сворачивание аптамера SAM определяется образованием псевдоузла, зависящего от K-поворота». Биохимия. 47 (6): 1490–1499. Дои:10.1021 / bi701164y. PMID  18205390.
  8. ^ Вайнберг З., Ван Дж. Х, Бог Дж. И др. (Март 2010 г.). «Сравнительная геномика выявила 104 кандидата структурированных РНК из бактерий, архей и их метагеномов». Геном Биол. 11 (3): R31. Дои:10.1186 / gb-2010-11-3-r31. ЧВК  2864571. PMID  20230605.

внешняя ссылка