Ribonucleasa H

La ribonucleasa H (abreviada RNasa H o RNH ) es una familia de enzimas endonucleasas no específicas de secuencia que catalizan la escisión de ARN en un sustrato de ARN / ADN mediante un mecanismo hidrolítico . Los miembros de la familia RNase H se pueden encontrar en casi todos los organismos, desde bacterias hasta arqueas y eucariotas .

La familia se divide en grupos relacionados evolutivamente con preferencias de sustrato ligeramente diferentes , denominadas en términos generales ribonucleasa H1 y H2. [2] El genoma humano codifica tanto H1 como H2. La ribonucleasa H2 humana es un complejo heterotrimérico compuesto por tres subunidades, mutaciones en cualquiera de las cuales se encuentran entre las causas genéticas de una enfermedad rara conocida como síndrome de Aicardi-Goutières . [3] Un tercer tipo, estrechamente relacionado con H2, se encuentra sólo en unos pocos procariotas , [4] mientras que H1 y H2 ocurren en todos los dominios de la vida . [4] Además, la ribonucleasa H retroviral similar a la RNasa H1Los dominios ocurren en proteínas de transcriptasa inversa multidominio , que están codificadas por retrovirus como el VIH y son necesarias para la replicación viral. [5] [6]

En eucariotas, la ribonucleasa H1 participa en la replicación del ADN del genoma mitocondrial . Tanto H1 como H2 están involucrados en tareas de mantenimiento del genoma, como el procesamiento de estructuras de bucle R. [2] [7]

La ribonucleasa H es una familia de enzimas endonucleasas con una especificidad de sustrato compartida para la hebra de ARN de los dúplex de ARN - ADN . Por definición, las RNasas H escinden los enlaces fosfodiéster de la cadena principal del ARN para dejar un grupo hidroxilo 3 ' y un grupo fosfato 5' . [7] Las RNasas H se han propuesto como miembros de una superfamilia relacionada evolutivamente que abarca otras nucleasas y enzimas de procesamiento de ácidos nucleicos, como las integrasas retrovirales , las transposasas de ADN , las resolvas de unión de Holliday , Piwi. y proteínas Argonaute , diversas exonucleasas y la proteína espliceosomal Prp8 . [8] [9]

Las RNasas H se pueden dividir en dos subtipos, H1 y H2, que por razones históricas reciben designaciones de números arábigos en eucariotas y designaciones de números romanos en procariotas . Por tanto, la RNasa HI de Escherichia coli es un homólogo de la RNasa H1 de Homo sapiens . [2] [7] En E. coli y muchos otros procariotas, el gen rnhA codifica HI ​​y el gen rnhB codifica HII. Una tercera clase relacionada, llamada HIII, se presenta en unas pocas bacterias y arqueas ; está estrechamente relacionado con las enzimas procariotas HII. [4]

La estructura de la RNasa H comúnmente consiste en una hoja β de 5 hebras rodeada por una distribución de hélices α . [10] Todas las RNasas H tienen un sitio activo centrado en un motivo de secuencia conservado compuesto por residuos de aspartato y glutamato , a menudo denominado motivo DEDD. Estos residuos interactúan con los iones de magnesio requeridos catalíticamente . [7] [5]

Comparación de las estructuras de las proteínas ribonucleasa H representativas de cada subtipo. En la proteína de E. coli (beige, arriba a la izquierda), los cuatro residuos del sitio activo conservados se muestran como esferas. En las proteínas de H. sapiens , el núcleo estructural común entre los subtipos H1 y H2 se muestra en rojo. Las estructuras se obtienen a partir de: E. coli , PDB : 2RN2 ; T. maritima , PDB : 303F ; B. stearothermophilus , PDB : 2D0B ; H. sapiens H1, PDB : 2QK9 ; H. sapiens ,PDB : 3P56 .
Mecanismo de reacción para la catálisis de RNasa H utilizando dos iones metálicos en el dominio RNasa H del VIH-1
La estructura del complejo H2 humano trimérico, con la subunidad A catalítica en azul, la subunidad estructural B en marrón y la subunidad estructural C en rosa. Aunque las subunidades B y C no interactúan con el sitio activo, son necesarias para la actividad. Los residuos catalíticos en el sitio activo se muestran en magenta. Las posiciones que se muestran en amarillo son aquellas con mutaciones conocidas de AGS. La mutación de AGS más común, de alanina a treonina en la posición 177 de la subunidad B, se muestra como una esfera verde. Muchas de estas mutaciones no interrumpen la actividad catalítica in vitro , pero desestabilizan el complejo o interfieren con las interacciones proteína-proteína con otras proteínas en la célula. [42]
La estructura cristalina del heterodímero de transcriptasa inversa del VIH (amarillo y verde), con el dominio RNasa H mostrado en azul (sitio activo en esferas magenta). La cadena de ácido nucleico naranja es ARN, la cadena roja es ADN. [47]