Ribozima ramificada GIR1 - GIR1 branching ribozyme

La ribozima que remata Lariat (anteriormente llamada ribozima ramificada GIR1 ) es una ribozima de ~ 180 nt con un parecido aparente con una ribozima del grupo I. Se encuentra dentro de un tipo complejo de intrones del grupo I también denominados intrones de ribozima gemela. En lugar de empalmar , cataliza una reacción de ramificación en la que el 2 ' OH de un residuo interno está involucrado en un ataque nucleofílico en un enlace fosfodiéster cercano . Como resultado, el ARN se escinde en un sitio de procesamiento interno (IPS), dejando un 3'OH y un producto corriente abajo con un lazo de 3 nt en su extremo 5 '. El lazo tiene el primer y tercer nucleótido unidos por un enlace fosfodiéster 2 ', 5' y se conoce como "la tapa del lazo" porque cubre un ARNm codificado por intrón . El casquete de lariat resultante parece contribuir al aumentar la vida media del ARNm de HE, lo que confiere una ventaja evolutiva al HE.

Contexto biológico

Vista esquemática del ADNr extracromosómico de Dydimium iridis y su sistema de ribozimas gemelas.

La ribozima GIR1 se descubrió originalmente durante la caracterización funcional de los intrones del rDNA extracromosómico del protista Didymium iridis . Una combinación de análisis de deleción y auto-empalme in vitro reveló una organización intrónica de ribozima gemela: dos dominios de ribozima distintos dentro del intrón.

Organización estructural

Los intrones de ribozima gemela representan algunos de los intrones organizados del grupo I más complejos conocidos y consisten en un gen de endonucleasa autodirigida (endonucleasa autodirigida HEG: I- Dir I) incrustado en dos dominios de ARN catalítico funcionalmente distintos. Uno de los ARN catalíticos es una ribozima de intrón del grupo I convencional (GIR2) responsable del corte y empalme del intrón y del corte y empalme inverso, así como de la circularización del ARN del intrón. El otro dominio de ARN catalítico es la ribozima similar al grupo I (GIR1) directamente involucrada en la maduración del ARNm de la endonucleasa autodirigida.

Actividad catalítica

Ribozima ramificada GIR1
GIR1 SS.png
Estructura secundaria conservada de GIR1
Identificadores
Símbolo GIR1
Rfam RF01807
Otros datos
Tipo de ARN Intron
Dominio (s) Naegleria
Estructuras PDB PDBe

In vitro , DiGIR1 cataliza tres reacciones diferentes. El primero consiste en la hidrólisis del fosfato escindible en el sitio IPS. Ésta es la reacción de escisión observada con el intrón de longitud completa y varias variantes de longitud con una velocidad relativamente baja. La escisión hidrolítica es irreversible y se considera un artefacto in vitro resultante del plegado incorrecto del sitio catalítico para presentar correctamente el nucleótido ramificado (BP) para la reacción. La segunda reacción, la natural, es la reacción de ramificación, en la que una transesterificación en el sitio IPS da como resultado la escisión del ARN con un 3'OH y un casquete lariat aguas abajo hecho por la unión del primer y el tercer nucleótido por un Enlace fosfodiéster 2'-5 '.

Estos productos son los únicos productos observados mediante análisis de ARN celular. Esta reacción de ramificación está en equilibrio con una tercera: una reacción de ligación. Es una reacción muy eficiente y tiende a enmascarar la reacción de ramificación durante los experimentos de ramificación in vitro con el intrón de longitud completa y las variantes de longitud que incluyen más de 166 nucleótidos aguas arriba del IPS.

Modelado de la estructura de la ribozima de recubrimiento Lariat (LC)

Los modelos GIR1 se han creado utilizando datos bioquímicos y mutacionales. La estructura contiene un dominio de sustrato extendido que contiene un par GoU. El par difiere del residuo nucleofílico de ribozima del grupo 1 típico , la región J8 / 7 se ha reducido. Estos hallazgos proporcionan la base para un mecanismo evolutivo que explica el cambio de la ribozima de empalme del grupo I a la arquitectura de ramificación GIR1. Este mecanismo potencialmente se podría aplicar a otros ARN grandes, tales como el P ribonucleasa .

Estructura cristalina de la ribozima que capsula Lariat

La estructura cristalina de ribozima que cubre el lariat (pdb- 4p95) .png

Recientemente se publicó la estructura cristalina de la ribozima LC. En resumen, se generó un ARN de ribozima permutado circularmente (CP) mediante transcripción in vitro utilizando la ARN polimerasa de T7. Los 5 'y 3' generados por permutación circular se localizan en el sitio de escisión de ribozima natural. Para permitir la transcripción de esta construcción, se flanquearon ribozimas optimizadas de cabeza de martillo 5 'y HdV (virus de retraso de la hepatitis) con la construcción LC CP.

La estructura cristalina de la ribozima LC revela cómo funciona el dominio regulador formado por P2, P2.1 y P10. Se producen dos conjuntos de interacciones terciarias para restringir P2 y P2.1, lo que permite la formación de una unión de 3 vías, que actúa como receptor para nt A209. Esta interacción de ajuste perfecto promueve la formación del sitio catalítico, siempre que el lazo esté plegado previamente por el núcleo de ribozima.

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos