La ribonucleasa (comúnmente abreviada RNasa ) es un tipo de nucleasa que cataliza la degradación del ARN en componentes más pequeños. Las ribonucleasas se pueden dividir en endoribonucleasas y exoribonucleasas , y comprenden varias subclases dentro de las clases de enzimas EC 2.7 (para las enzimas fosforolíticas) y 3.1 (para las enzimas hidrolíticas).
ribonucleasa | ||||||||||
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Identificadores | ||||||||||
Símbolo | Ribonucleasa | |||||||||
Pfam | PF00545 | |||||||||
InterPro | IPR000026 | |||||||||
SCOP2 | 1brn / SCOPe / SUPFAM | |||||||||
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Función
Todos los organismos estudiados contienen muchas RNasas de dos clases diferentes, lo que demuestra que la degradación del ARN es un proceso muy antiguo e importante. Además de eliminar el ARN celular que ya no es necesario, las ARNasas desempeñan un papel clave en la maduración de todas las moléculas de ARN, tanto los ARN mensajeros que transportan material genético para producir proteínas como los ARN no codificantes que funcionan en diversos procesos celulares. Además, los sistemas activos de degradación de ARN son la primera defensa contra los virus de ARN y proporcionan la maquinaria subyacente para estrategias inmunitarias celulares más avanzadas, como la iARN .
Algunas células también secretan grandes cantidades de RNasas inespecíficas como A y T1. Las ARNasas son, por lo tanto, extremadamente comunes, lo que resulta en una esperanza de vida muy corta para cualquier ARN que no se encuentre en un entorno protegido. Vale la pena señalar que todos los ARN intracelulares están protegidos de la actividad de la ARNasa mediante una serie de estrategias que incluyen la protección del extremo 5 ' , la poliadenilación del extremo 3' y el plegamiento dentro de un complejo de proteína de ARN ( partícula de ribonucleoproteína o RNP).
Otro mecanismo de protección es el inhibidor de la ribonucleasa (RI) , que comprende una fracción relativamente grande de proteína celular (~ 0,1%) en algunos tipos de células y que se une a ciertas ribonucleasas con la mayor afinidad de cualquier interacción proteína-proteína ; la constante de disociación para el complejo RI-RNasa A es ~ 20 fM en condiciones fisiológicas. La RI se utiliza en la mayoría de los laboratorios que estudian el ARN para proteger sus muestras contra la degradación de las ARNasas ambientales.
De manera similar a las enzimas de restricción , que escinden secuencias altamente específicas de ADN bicatenario , recientemente se ha clasificado una variedad de endoribonucleasas que reconocen y escinden secuencias específicas de ARN monocatenario.
Las ARNasas desempeñan un papel fundamental en muchos procesos biológicos, incluida la angiogénesis y la autoincompatibilidad en plantas con flores (angiospermas). [2] [3] Se ha demostrado que muchas toxinas de respuesta al estrés de los sistemas de toxina procariótica -antitoxina tienen actividad y homología de RNasa . [4]
Clasificación
Principales tipos de endoribonucleasas
- EC 3.1.27.5 : La ARNasa A es una ARNasa que se usa comúnmente en la investigación. La ARNasa A ( p . Ej. , Ribonucleasa A pancreática bovina: PDB : 2AAS ) es una de las enzimas más resistentes en el uso común de laboratorio; un método para aislarlo es hervir un extracto celular crudo hasta que todas las enzimas distintas de la RNasa A se desnaturalicen . Es específico para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3 'de los residuos C y U no apareados, formando finalmente un producto fosforilado en 3' a través de un intermedio monofosfato cíclico 2 ', 3'. [5] No requiere cofactores para su actividad [6]
- EC 3.1.26.4 : La ARNasa H es una ribonucleasa que escinde el ARN en un dúplex ADN / ARN para producir ADNss. La RNasa H es una endonucleasa inespecífica y cataliza la escisión del ARN a través de un mecanismo hidrolítico, con la ayuda de un ión metálico divalente unido a una enzima. La ARNasa H deja un producto fosforilado en 5 '. [7]
- EC 3.1.26.3 : La ARNasa III es un tipo de ribonucleasa que escinde el ARNr (ARNr 16s y ARNr 23s) del operón de ARN policistrónico transcrito en procariotas. También digiere RNA de doble hebra (dsRNA) -Dicer familia de RNAsa, cortando pre-miRNA (60-70 pb de largo) en un sitio específico y transformándolo en miRNA (22-30 pb), que participa activamente en la regulación de la transcripción y mRNA de por vida.
- Número CE 3.1.26 .- ??: RNase L es una nucleasa inducida por interferón que, al activarse, destruye todo el ARN dentro de la célula
- EC 3.1.26.5 : La RNasa P es un tipo de ribonucleasa que es única porque es una ribozima , un ácido ribonucleico que actúa como catalizador de la misma manera que una enzima . Una de sus funciones es escindir una secuencia líder del extremo 5 'de un pre- ARNt de cadena . La RNasa P es una de las dos ribozimas de renovación múltiple conocidas en la naturaleza (el otro es el ribosoma ). En las bacterias, la RNasa P también es responsable de la actividad catalítica de las holoenzimas, que consisten en una apoenzima que forma un sistema enzimático activo por combinación con una coenzima y determina la especificidad de este sistema por un sustrato. Recientemente se ha descubierto una forma de RNasa P que es una proteína y no contiene ARN. [8]
- Número CE 3.1. ??: RNase PhyM es secuencia específica para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3 'de los residuos A y U no apareados.
- EC 3.1.27.3 : RNasa T1 es secuencia específica para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3 'de los residuos G no apareados.
- EC 3.1.27.1 : La ARNasa T2 es una secuencia específica para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3 'de los 4 residuos, pero preferentemente el extremo 3' de As.
- EC 3.1.27.4 : RNasa U2 es secuencia específica para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3 'de los residuos A no apareados.
- EC 3.1.27.8 : La ARNasa V es específica para el ARN de poliadenina y poliuridina.
- EC 3.1.26.12 : RNase E es una ribonucleasa de origen vegetal, que modula las respuestas SOS en bacterias, para una respuesta al estrés del daño del ADN mediante la activación del mecanismo SOS por la vía de transducción de señales dependiente de RecA / LexA que deprime transcripcionalmente una multiplicidad de genes que conducen a la detención del tránsito de la división celular, así como al inicio de la reparación del ADN. [9]
- EC 3.1.26.- : RNasa G Interviene en el procesamiento del extremo 16 'del rRNA 5s. Está relacionado con la separación de cromosomas y la división celular. Se considera uno de los componentes de los haces de filamentos axiales citoplasmáticos. También se cree que puede regular la formación de esta estructura. [10]
Principales tipos de exoribonucleasas
- Número CE EC 2.7.7.8 : La polinucleótido fosforilasa (PNPasa) funciona como una exonucleasa y también como una nucleotidiltransferasa .
- Número CE EC 2.7.7.56 : La RNasa PH funciona como una exonucleasa y también como una nucleotidiltransferasa .
- EC número 3.1. ??: RNase R es un homólogo cercano de RNase II, pero puede, a diferencia de RNase II, degradar ARN con estructuras secundarias sin la ayuda de factores accesorios.
- Número CE EC 3.1.13.5 : La ARNasa D participa en el procesamiento 3 'a 5' de los pre- ARNt .
- EC número 3.1. ??: La ARNasa T es el principal contribuyente para la maduración 3 'a 5' de muchos ARN estables.
- EC 3.1.13.3 : La oligoribonucleasa degrada oligonucleótidos cortos a mononucleótidos.
- EC 3.1.11.1 : La exoribonucleasa I degrada el ARN monocatenario de 5'-a-3 ', existe solo en eucariotas.
- EC 3.1.13.1 : La exoribonucleasa II es un homólogo cercano de la exoribonucleasa I.
Especificidad de RNasa
El sitio activo parece un valle de rift donde todos los residuos del sitio activo crean la pared y el fondo del valle. la grieta es muy fina y el pequeño sustrato encaja perfectamente en el medio del sitio activo, lo que permite una perfecta interacción con los residuos. En realidad, tiene una pequeña curvatura en el sitio que también tiene el sustrato. Aunque, por lo general, la mayoría de las exo y endoribonucleasas no se secuencian de forma específica, recientemente el sistema CRISPR / Cas que reconoce y corta de forma nativa el ADN se diseñó para escindir el ARNm de una manera específica de secuencia. [11]
Contaminación por ARNasa durante la extracción de ARN
La extracción de ARN en experimentos de biología molecular se complica enormemente por la presencia de ribonucleasas ubicuas y resistentes que degradan las muestras de ARN. Ciertas ARNasas pueden ser extremadamente resistentes e inactivarlas es difícil en comparación con neutralizar las ADNasas . Además de las RNasas celulares que se liberan, hay varias RNasas que están presentes en el medio ambiente. Las RNasas han evolucionado para tener muchas funciones extracelulares en varios organismos. [12] [13] [14] Por ejemplo, la RNasa 7, un miembro de la superfamilia de la RNasa A , es secretada por la piel humana y sirve como una potente defensa antipatógena. [15] [16] En estas ARNasas secretadas, es posible que la actividad enzimática de la ARNasa ni siquiera sea necesaria para su nueva función acelerada . Por ejemplo, las RNasas inmunes actúan desestabilizando las membranas celulares de las bacterias. [17] [18]
Referencias
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Fuentes
- D'Alessio G y Riordan JF, eds. (1997) Ribonucleasas: estructuras y funciones , Academic Press.
- Gerdes K, Christensen SK y Lobner-Olesen A (2005). "Loci de respuesta al estrés de toxina-antitoxina procariota". Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.
enlaces externos
- Base de datos de enzimas IUBMB para EC 3.1
- Base de datos de enzimas integrada para EC 3.1