Intrón del grupo II - Group II intron
| Intrón catalítico del grupo II, D5 | |
|---|---|
 estructura secundaria completa del intrón del grupo II
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| Identificadores | |
| Símbolo | Intron_gpII |
| Rfam | RF00029 |
| Otros datos | |
| Estructuras PDB | PDBe 6cih |
| Información extra | La entrada contiene el dominio de empalme V (D5) y algo de consenso 3 '. |
| Intrón catalítico del grupo II, D1-D4 | |
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| Identificadores | |
| Símbolo | grupo-II-D1D4 |
| Rfam | CL00102 |
| Otros datos | |
| Estructuras PDB | PDBe 4fb0 |
| Información extra | La entrada contiene D1-D4, partes 5 'a D5. |
Los intrones del grupo II son una gran clase de ribozimas autocatalíticas y elementos genéticos móviles que se encuentran dentro de los genes de los tres dominios de la vida . La actividad de las ribozimas (p. Ej., Autoempalme ) puede ocurrir en condiciones de alto contenido de sal in vitro . Sin embargo, se requiere la ayuda de proteínas para el corte y empalme in vivo . A diferencia de los intrones del grupo I , la escisión del intrón se produce en ausencia de GTP e implica la formación de un lazo , con un punto de ramificación del residuo A muy parecido al que se encuentra en los lariatos formados durante el corte y empalme de pre-mRNA nuclear. La hipótesis es que pre-mRNA de empalme (ver spliceosome ) puede haber evolucionado a partir de intrones del grupo II, debido al mecanismo catalítico similares, así como la similitud estructural del Grupo II de dominio V subestructura a la U6 / U2 extendió snRNA . Finalmente, su capacidad para movilizar sitios específicos a nuevos sitios de ADN se ha aprovechado como una herramienta para la biotecnología .
Estructura y catálisis
La estructura secundaria de los intrones del grupo II se caracteriza por seis estructuras de tallo-bucle típicas, también llamadas dominios I a VI (DI a DVI o D1 a D6). Los dominios irradian desde un núcleo central que acerca las uniones de empalme 5 'y 3'. Las estructuras de hélice proximales de los seis dominios están conectadas por unos pocos nucleótidos en la región central (secuencias enlazadoras o ensambladoras). Debido a su enorme tamaño, el dominio I se dividió en subdominios a, b, c y d. Se identificaron las diferencias de secuencia de los intrones del grupo II que llevaron a una división adicional en los subgrupos IIA, IIB y IIC, junto con la distancia variable de la adenosina abultada en el dominio VI (el punto de ramificación prospectivo que forma el lazo) desde el sitio de empalme 3 ', y la inclusión u omisión de elementos estructurales como un bucle de coordinación en el dominio I, que está presente en los intrones IIB e IIC pero no en el IIA. Los intrones del grupo II también forman una estructura terciaria de ARN muy complicada .
Los intrones del grupo II poseen sólo unos pocos nucleótidos conservados, y los nucleótidos importantes para la función catalítica se distribuyen por toda la estructura del intrón. Las pocas secuencias primarias estrictamente conservadas son el consenso en el sitio de corte y empalme 5 'y 3' (... ↓ GUGYG & ... y ... AY ↓ ..., con la Y representando una pirimidina ), algunos de los nucleótidos de el núcleo central (secuencias de unión), un número relativamente alto de nucleótidos de DV y algunos tramos de secuencia corta de DI. La adenosina desapareada en DVI (marcada con un asterisco en la figura y ubicada a 7 u 8 nt de distancia del sitio de empalme 3 ') también se conserva y juega un papel central en el proceso de empalme. El hidroxilo 2 'de la adenosina abultada ataca el sitio de empalme 5', seguido del ataque nucleofílico en el sitio de empalme 3 'por el OH 3' del exón cadena arriba . Esto da como resultado un lazo intrón ramificado conectado por un enlace fosfodiéster 2 'en la adenosina DVI.
Se requiere maquinaria proteica para el empalme in vivo , y las interacciones intrón-intrón e intrón-exón de largo alcance son importantes para el posicionamiento del sitio de empalme, así como una serie de contactos terciarios entre motivos, incluidas las interacciones de bucle de beso y receptor de tetrabucle. En 2005, A. De Lencastre et al. encontró que durante el empalme de intrones del Grupo II, todos los reactivos se preorganizan antes del inicio del empalme. El sitio de ramificación, ambos exones, las regiones catalíticamente esenciales de DV y J2 / 3 y ε − ε 'están muy cerca antes de que se produzca el primer paso de empalme. Además de las regiones de tríada de AGC y abultamiento de DV, la región enlazadora J2 / 3, los nucleótidos ε-ε 'y el bucle de coordinación en DI son cruciales para la arquitectura y función del sitio activo.
La primera estructura cristalina de un intrón del grupo II se resolvió en 2008 para el intrón catalítico del grupo IIC de Oceanobacillus iheyensis , y se unió al intrón del grupo IIB de Pylaiella littoralis (P.li.LSUI2) en 2014. Se han realizado intentos para modelar el terciario estructura de otros intrones del grupo II, como el intrón del grupo IIB ai5γ, usando una combinación de programas para el mapeo de homología en estructuras conocidas y el modelado de novo de regiones previamente no resueltas. El grupo IIC se caracteriza por una tríada catalítica formada por CGC, mientras que el grupo IIA y el grupo IIB están formados por la tríada catalítica AGC, que es más similar a la tríada catalítica del espliceosoma. Se cree que los del Grupo IIC también son más pequeños, más reactivos y más antiguos. El primer paso del empalme en el intrón del Grupo IIC se realiza mediante agua y forma una estructura lineal en lugar de lazo.
Distribución y filogenia
| Dominio X | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Dominio_X | ||||||||
| Pfam | PF01348 | ||||||||
| Clan pfam | CL0359 | ||||||||
| InterPro | IPR024937 | ||||||||
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| Intrón del grupo II, específico de la maturasa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | GIIM | ||||||||
| Pfam | PF08388 | ||||||||
| Clan pfam | CL0359 | ||||||||
| InterPro | IPR013597 | ||||||||
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Los intrones del grupo II se encuentran en ARNr , ARNt y ARNm de orgánulos (cloroplastos y mitocondrias) en hongos , plantas y protistas , y también en ARNm de bacterias . El primer intrón que se identificó como distinto del grupo I fue el intrón del grupo IIB ai5γ, que se aisló en 1986 a partir de una transcripción de pre-ARNm del gen mitocondrial oxi 3 de Saccharomyces cerevisiae .
Un subconjunto de intrones del grupo II codifica proteínas de corte y empalme esenciales, conocidas como proteínas codificadas por intrones o IEP, en ORF intrónicos . Como resultado, la longitud de estos intrones puede ser de hasta 3 kb. El empalme se produce de manera casi idéntica al empalme de pre-ARNm nuclear con dos pasos de transesterificación, y ambos también utilizan iones de magnesio para estabilizar el grupo saliente en cada paso, lo que ha llevado a algunos a teorizar un vínculo filogenético entre los intrones del grupo II y el espliceosoma nuclear. Otra evidencia de este vínculo incluye la similitud estructural entre la unión U2 / U6 del ARN espliceosomal y el dominio V de los intrones del grupo II, que contiene la tríada de AGC catalítica y gran parte del corazón del sitio activo, así como la paridad entre 5 'y Secuencias finales 3 '.
Muchos de estos IEP, incluido LtrA , comparten un dominio de transcriptasa inversa y un "Dominio X". Maturase K (MatK) es una proteína algo similar a las proteínas codificadas por intrones, que se encuentran en los cloroplastos de plantas. Es necesario para el corte y empalme in vivo de intrones del Grupo II y se puede encontrar en intrones cloroplásticos o en el genoma nuclear. Su dominio RT está roto.
Dominio proteico
Los IEP del Grupo II comparten un dominio conservado relacionado, conocido como "Dominio X" en orgánulos o "GIIM" en bacterias, que no se encuentra en otros retroelementos. El dominio X es esencial para el empalme en las mitocondrias de levadura. Este dominio puede ser responsable de reconocer y unirse al intrón ARN o ADN.
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Bonen L, Vogel J (junio de 2001). "Los entresijos de los intrones del grupo II". Tendencias en Genética . 17 (6): 322–31. doi : 10.1016 / S0168-9525 (01) 02324-1 . PMID 11377794 .
- Chu VT, Adamidi C, Liu Q, Perlman PS, Pyle AM (diciembre de 2001). "Control de la elección del sitio de ramificación por un intrón del grupo II" . El diario EMBO . 20 (23): 6866–76. doi : 10.1093 / emboj / 20.23.6866 . PMC 125754 . PMID 11726522 .
- Lehmann K, Schmidt U (2003). "Intrones del grupo II: estructura y versatilidad catalítica de grandes ribozimas naturales". Revisiones críticas en bioquímica y biología molecular . 38 (3): 249-303. doi : 10.1080 / 713609236 . PMID 12870716 .
- Michel F, Umesono K, Ozeki H (octubre de 1989). "Anatomía comparativa y funcional de intrones catalíticos del grupo II - una revisión". Gene . 82 (1): 5–30. doi : 10.1016 / 0378-1119 (89) 90026-7 . PMID 2684776 .