Sığır pankreas ribonükleazı - Bovine pancreatic ribonuclease

Pankreas ribonükleaz
RNase A.png
RNase A'nın Yapısı
Tanımlayıcılar
EC numarası3.1.27.5
CAS numarası9001-99-4
Veritabanları
IntEnzIntEnz görünümü
BRENDABRENDA girişi
ExPASyNiceZyme görünümü
KEGGKEGG girişi
MetaCycmetabolik yol
PRIAMprofil
PDB yapılarRCSB PDB PDBe PDBsum
Gen ontolojisiAmiGO / QuickGO
Moleküler biyolojide kullanım için bir RNAz A şişesi.

Sığır pankreas ribonükleazı, aynı zamanda sıklıkla sığır pankreas ribonükleaz A ya da sadece RNase A, bir pankreas ribonükleaz enzim bu bölünür tek telli RNA. Sığır pankreas ribonükleazı, klasik model sistemlerinden biridir. protein Bilim.[1] İki Kimyada Nobel Ödülleri sığır pankreas ribonükleazı üzerine yapılan çalışmalar nedeniyle ödüllendirilmiştir: 1972'de Ödül, Christian Anfinsen üzerindeki çalışması için protein katlanması ve Stanford Moore ve William Stein proteinler arasındaki ilişki üzerine çalışmaları için yapı ve Onun kimyasal mekanizma;[2] 1984 yılında Ödül, Robert Bruce Merrifield geliştirmek için kimyasal sentez proteinler.[3]

Tarih

Sığır pankreas ribonükleazı, proteinler üzerinde yapılan çalışmalarda yaygın bir model sistem haline geldi, çünkü son derece stabildi ve büyük miktarlarda saflaştırılabiliyordu. 1940'larda Zırh ve Şirket bir kilogram proteini saflaştırdı - çok büyük bir miktar, özellikle protein saflaştırma zamanın standartları - ve ilgilenen bilim adamlarına düşük maliyetli örnekler sundu.[4] Tek bir partiye sahip olma yeteneği enzim onu protein çalışmaları için baskın bir model sistem yaptı. Genellikle şu şekilde anılır: ribonükleaz A veya RNase A en önde gelen üyesi olarak protein ailesi, çeşitli şekillerde bilinir pankreas ribonükleaz ribonükleaz A veya ribonükleaz I.

Christian Anfinsen 'nin çalışmaları oksidatif katlanma sığır pankreas ribonükleaz süreci, arasındaki ilişkiyi anlamak için zemin hazırladı. amino asit dizisi ve bir protein katlanmış üç boyutlu yapı ve katılaştı termodinamik hipotez bir proteinin katlanmış biçiminin onu temsil ettiği protein katlanmasının bedava enerji minimum.[4][5]

RNase A, doğru bir katalitik mekanizma yapısı bilinmeden önce bile önerildi.[6] RNase A, doğal olmayanların etkilerini gösteren ilk proteindi izomerler nın-nin peptid bağları önceki prolin protein katlanmasında kalıntılar.[7]

Sığır pankreas ribonükleazı aynı zamanda protein yapısını test etmek için birçok spektroskopik metodu çalışmak için kullanılan model proteindir. emme, dairesel dikroizm, Raman, elektron paramanyetik rezonans (EPR) ve nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi. Maruz kalan yan zincirlerin kimyasal modifikasyonu gibi proteinlerin incelenmesi için kimyasal yöntemlerin geliştirilmesi için ilk model proteindi. antijenik tanıma ve sınırlı proteoliz düzensiz segmentler. Ribonükleaz S, RNase A ile tedavi edilmiş proteaz subtilisin, sahip olduğu üçüncü protein miydi? kristalografik yapı 1967'de çözüldü.[8]

Yapısı ve özellikleri

Etiketli şerit diyagramı dalla ribonükleaz A pankreatika bovina (PDB erişim kodu 7RSA). Omurga şeridi maviden (N-uçlu) kırmızıya (C-uçlu) renklidir. Dört disülfür bağlı sisteinin yan zincirleri sarı renkte gösterilir ve sülfür atomları küçük küreler olarak vurgulanır. Kataliz için önemli kalıntılar macenta ile gösterilmiştir.

RNase A, nispeten küçük bir proteindir (124 kalıntı, ~ 13.7 kDa). İki katmanlı olarak karakterize edilebilir RNA substratını bağlamak için derin bir yarık içeren protein. İlk katman üçten oluşur alfa sarmalları (kalıntılar 3-13, 24-34 ve 50-60) proteinin N-terminal yarısından. İkinci katman üçten oluşur β-tokalar (C-terminal yarısından kalan 61-74, 79-104 ve 105-124 kalıntıları) iki β yaprak. Tokalar 61-74 ve 105-124, dört iplikçikli, antiparalel bir β-tabaka oluşturur. sarmal 3 (kalıntılar 50-60). En uzun β-firkete 79-104, kısa β-iplikli (42-45 kalıntılar) çiftleşerek üç iplikli, antiparalel β yaprak üzerinde yatıyor sarmal 2 (kalıntı 24-34).

RNase A, doğal durumunda dört disülfür bağına sahiptir: Cys26-Cys84, Cys58-110, Cys40-95 ve Cys65-72. İlk ikisi (26-84 ve 58-110) konformasyonel katlama için gereklidir; her biri bir alfa sarmalı ilk katmanın bir beta sayfası ikinci katmanın çevresinde küçük bir hidrofobik çekirdek oluşturur. Son iki disülfür bağı (40-95 ve 65-72) katlama için daha az önemlidir; fizyolojik koşullar altında doğal yapıyı etkilemeden her ikisi de azaltılabilir (ancak ikisi birden değil). Bu disülfür bağları halka bölümlerini bağlar ve nispeten çözücüye maruz kalır. 65-72 disülfür bağının oluşma eğilimi olağanüstü yüksek olup, kendisinden beklenenden çok daha fazladır. döngü entropisi hem bir peptit olarak hem de tam uzunluktaki proteinde. Bu, 61-74-firketenin konformasyonel olarak katlanma eğiliminin yüksek olduğunu göstermektedir.

RNase A, temel bir proteindir (pben = 9,63); birçok pozitif suçlaması, bağlayıcılığı ile tutarlıdır. RNA (bir çokanyon ). Daha genel olarak, RNaz A, alışılmadık şekilde kutupsaldır veya daha ziyade, hidrofobik gruplarda, özellikle alifatik gruplarda alışılmadık şekilde eksiktir. Bu, yapısını stabilize etmek için dört disülfür bağına olan ihtiyacını açıklayabilir.Düşük hidrofobik içerik, yüksek yüklü gruplar (kendi ve substrat RNA'sındakiler) ve düşük bölgeler arasındaki fiziksel itmeyi azaltmaya da hizmet edebilir. dielektrik sabiti (polar olmayan kalıntılar).

N-terminali α-sarmal RNase A'nın (kalıntı 3-13) geri kalanına esnek bir bağlayıcı (kalıntı 16-23) ile bağlanır. F.M.Richards tarafından gösterildiği gibi, bu bağlayıcı, subtilisin N-terminal sarmalının RNase A'nın geri kalanından ayrılmasına neden olmadan 20 ve 21 kalıntıları arasında. Peptid-protein kompleksi "RNase S", peptid (1-20 kalıntıları) "S-peptid" olarak adlandırılır ve kalan kısım (21-124 kalıntıları) "S-proteini" olarak adlandırılır. Ayrışma sabiti S-proteini için S-peptidinin% 50'si kabaca 30 pM'dir; bu sıkı bağlamadan yararlanılabilir protein saflaştırma S-peptidi ilgilenilen proteine ​​ekleyerek ve bir karışımı bağlı S-proteinli bir afinite sütunu üzerinden geçirerek. [Daha küçük C-peptid (1-13 kalıntıları) da işe yarar.] RNase S model sistemi, katlama ve birleştirme birleştirerek protein katlamayı incelemek için de kullanılmıştır. S-peptid, izolasyonda ikincil yapıya (titreyen) sahip olduğu gösterilen doğal bir proteinden ilk peptiddi (1967'de Klee ve Brown tarafından).

RNase A, özellikle pirimidin nükleotidler.[9] Bölünme iki adımda gerçekleşir: birincisi, 3 ’, 5’-fosfodiester bağı, bir 2’, 3’-siklik fosfodiester ara ürünü oluşturmak için bölünür; ikinci olarak, siklik fosfodiester bir 3'-monofosfata hidrolize edilir.[10] Tarafından engellenebilir ribonükleaz inhibitörü protein, ağır metal iyonları ve üridin-vanadat kompleksleri tarafından.[10]

Enzimatik mekanizma

RNase A'nın pozitif yükleri esas olarak iki lob arasındaki derin yarıkta bulunur. RNA substratı bu yarıkta bulunur ve iki katalitik histidin kalıntıları, His12 ve His119, yakındaki Lys41 tarafından stabilize edilen bir 2 ', 3'-siklik fosfat ara maddesi oluşturmak için.

Enzim düzenlemesi

Bu protein, morpheein modeli Allosterik düzenleme.[11]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Raines RT (1998). "Ribonükleaz A". Chem. Rev. 98 (3): 1045–1066. doi:10.1021 / cr960427h. PMID  11848924.
  2. ^ "1972 Nobel Kimya Ödülü". Nobelprize.org. Alındı 10 Şubat 2015.
  3. ^ "1984 Nobel Kimya Ödülü". Nobelprize.org. Alındı 10 Şubat 2015.
  4. ^ a b Richards FM (1972). "1972 Nobel Kimya Ödülü". Bilim. 178 (4060): 492–3. doi:10.1126 / science.178.4060.492. PMID  17754377.
  5. ^ Marshall, G.R .; Feng, J. A .; Kuster, D.J. (2008). "Geleceğe dönüş: Ribonuclease A". Biyopolimerler. 90 (3): 259–77. doi:10.1002 / bip.20845. PMID  17868092.
  6. ^ Cuchillo CM, Nogués MV, Raines RT (2011). "Sığır pankreas ribonükleaz: ilk enzimatik reaksiyon mekanizmasının elli yılı". Biyokimya. 50 (37): 7835–7841. doi:10.1021 / bi201075b. PMC  3172371. PMID  21838247.
  7. ^ Schmid, FX; Baldwin, RL (Ekim 1978). "RNase A'nın yavaş katlanan türlerinin oluşumunun asit katalizi: reaksiyonun prolin izomerizasyonu olduğunun kanıtı". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 75 (10): 4764–8. doi:10.1073 / pnas.75.10.4764. PMC  336200. PMID  283390.
  8. ^ Wyckoff HW, Hardman KD, Allewell NM, Inagami T, Johnson LN, Richards FM (1967). "3.5 A çözünürlükte ribonükleaz-S yapısı". J. Biol. Kimya. 242 (17): 3984–8. PMID  6037556.
  9. ^ Volkin E, Cohn WE (1953). "Ribonükleik asitlerin yapısı hakkında. II. Ribonükleaz etkisinin ürünleri". J. Biol. Kimya. 205 (2): 767–82. PMID  13129256.
  10. ^ a b Krystal Worthington. "Ribonuclease - Worthington Enzim Kılavuzu". Alındı 2011-09-26.
  11. ^ Selwood T, Jaffe EK (2012). "Dinamik ayrışan homo-oligomerler ve protein fonksiyonunun kontrolü". Arch. Biochem. Biophys. 519 (2): 131–43. doi:10.1016 / j.abb.2011.11.020. PMC  3298769. PMID  22182754.

daha fazla okuma

  • Kartha, G .; Bello, J .; Harker, D. (1967). Ribonükleazın Üçüncül Yapısı. Boston: Doğa. ISBN  0-12-588945-3.
  • Scheraga HA, Wedemeyer WJ, Welker E (2001). "Sığır pankreas ribonükleaz A: oksidatif ve konformasyonel katlama çalışmaları". Meth. Enzimol. 341: 189–221. doi:10.1016 / S0076-6879 (01) 41153-0. PMID  11582778.

Dış bağlantılar