Los intrones del grupo I son grandes ribozimas auto-empalmadas . Que catalizan su propia escisión del ARNm , ARNt y ARNr precursores en una amplia gama de organismos. [1] [2] [3] La estructura secundaria central consta de nueve regiones emparejadas (P1-P9). [4] Estos se pliegan esencialmente a dos dominios : el dominio P4-P6 (formado a partir del apilamiento de las hélices P5, P4, P6 y P6a) y el dominio P3-P9 (formado a partir de las hélices P8, P3, P7 y P9). [2] El margen de estructura secundaria para esta familia representa solo este núcleo conservado. Intrones del grupo Ia menudo tienen marcos de lectura abiertos largos insertados en regiones de bucle .
Intrón catalítico del grupo I | |
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Identificadores | |
Símbolo | Intron_gpI |
Rfam | RF00028 |
Otros datos | |
Tipo de ARN | Intron |
Dominio (s) | Eucariota ; Bacterias ; Virus |
IR | IR: 0000372 |
ENTONCES | Entonces: 0000587 |
Estructuras PDB | PDBe |
Catálisis
El empalme de los intrones del grupo I se procesa mediante dos reacciones de transesterificación secuenciales . [3] La guanosina exógena o nucleótido de guanosina ( exoG ) primero se acopla al sitio de unión a G activo ubicado en P7, y su 3'-OH se alinea para atacar el enlace fosfodiéster en el sitio de empalme 5 'ubicado en P1, lo que resulta en un grupo 3'-OH libre en el exón corriente arriba y el exoG se une al extremo 5 'del intrón. Luego, el terminal G (omega G) del intrón intercambia el exoG y ocupa el sitio de unión a G para organizar la segunda reacción de transferencia de éster: el grupo 3'-OH del exón aguas arriba en P1 se alinea para atacar el empalme 3 ' sitio en P10, lo que lleva a la ligación de los exones adyacentes aguas arriba y aguas abajo y la liberación del intrón catalítico.
Se propuso que el mecanismo de dos iones metálicos observado en las proteínas polimerasas y fosfatasas fuera utilizado por los intrones del grupo I y del grupo II para procesar las reacciones de transferencia de fosforilo, [5] que se demostró de manera inequívoca mediante una estructura de alta resolución del intrón del grupo I de Azoarcus . en 2006. [6]
Intron plegable
Desde principios de la década de 1990, los científicos comenzaron a estudiar cómo el intrón del grupo I logra su estructura nativa in vitro , y hasta ahora se han apreciado algunos mecanismos de plegamiento del ARN . [10] Se acuerda que la estructura terciaria se pliega después de la formación de la estructura secundaria. Durante el plegado, las moléculas de ARN se pueblan rápidamente en diferentes intermedios de plegamiento, los intermedios que contienen interacciones nativas se doblan aún más en la estructura nativa a través de una vía de plegado rápido, mientras que las que contienen interacciones no nativas quedan atrapadas en conformaciones no nativas metaestables o estables, y el proceso de conversión a la estructura nativa ocurre muy lentamente. Es evidente que los intrones del grupo I que difieren en el conjunto de elementos periféricos muestran diferentes potenciales al entrar en la vía de plegado rápido. Mientras tanto, el ensamblaje cooperativo de la estructura terciaria es importante para el plegado de la estructura nativa. Sin embargo, el plegamiento de los intrones del grupo I in vitro encuentra desafíos tanto termodinámicos como cinéticos . Se ha demostrado que algunas proteínas de unión de ARN y chaperonas promueven el plegamiento de intrones del grupo I in vitro y en bacterias estabilizando los intermedios nativos y desestabilizando las estructuras no nativas, respectivamente.
Distribución, filogenia y movilidad
Los intrones del grupo I se distribuyen en bacterias, eucariotas inferiores y plantas superiores. Sin embargo, su aparición en bacterias parece ser más esporádica que en eucariotas inferiores, y se han vuelto frecuentes en plantas superiores. Los genes que interrumpen los intrones del grupo I difieren significativamente: interrumpen los genes de ARNr , ARNm y ARNt en genomas bacterianos, así como en genomas mitocondriales y de cloroplasto de eucariotas inferiores, pero solo invaden genes de ARNr en el genoma nuclear de eucariotas inferiores. En plantas superiores, estos intrones parecen estar restringidos a unos pocos genes de ARNt y ARNm de los cloroplastos y mitocondrias.
Los intrones del grupo I también se encuentran insertados en genes de una amplia variedad de bacteriófagos de bacterias Gram-positivas . [11] Sin embargo, su distribución en el fago de las bacterias Gram-negativas se limita principalmente a los bacteriófagos T4 , T-even y similares a T7 . [11] [12] [13] [14]
Tanto las teorías intrón-temprano como intrón-tardío han encontrado evidencias para explicar el origen de los intrones del grupo I. Algunos intrones del grupo I codifican la endonucleasa homing (HEG), que cataliza la movilidad del intrón. Se propone que los HEG mueven el intrón de un lugar a otro, de un organismo a otro y, por lo tanto, explican la amplia difusión de los intrones egoístas del grupo I. Hasta el momento, no se ha identificado ningún papel biológico para los intrones del grupo I, excepto el empalme de ellos mismos del precursor para evitar la muerte del huésped por el que viven. También se encuentra que un pequeño número de intrones del grupo I codifica una clase de proteínas llamadas madurasas que facilitan el corte y empalme de intrones .
Ver también
- Intron
- Base de datos de estructura y secuencia de intrones del Grupo I
- Sitio de empalme
- Intrones nucleares
- Intrón del grupo II
- Intrón del grupo III
- Twintron
- LtrA
- Di-GMP-II cíclico riboswitch , donde hay un ejemplo de un riboswitch que actúa junto con un intrón del grupo I para regular la expresión de un gen.
Referencias
- ^ Nielsen H, Johansen SD (2009). "Intrones del grupo I: moviéndose en nuevas direcciones" . RNA Biol . 6 (4): 375–83. doi : 10.4161 / rna.6.4.9334 . PMID 19667762 . Consultado el 15 de julio de 2010 .
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- ^ Steitz, TA; Steitz JA (1993). "Un mecanismo general de iones de dos metales para el ARN catalítico" . Proc Natl Acad Sci USA . 90 (14): 6498–6502. doi : 10.1073 / pnas.90.14.6498 . PMC 46959 . PMID 8341661 .
- ^ Stahley, MR; Strobel SA (2006). "Empalme de ARN: las estructuras cristalinas del intrón del grupo I revelan la base de la selección del sitio de empalme y la catálisis de iones metálicos". Curr Opin Struct Biol . 16 (3): 319–326. doi : 10.1016 / j.sbi.2006.04.005 . PMID 16697179 .
- ^ Golden BL, Gooding AR, Podell ER, Cech TR (1998). "Un sitio activo preorganizado en la estructura cristalina de la ribozima Tetrahymena". Ciencia . 282 (5387): 259–64. doi : 10.1126 / science.282.5387.259 . PMID 9841391 .
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Otras lecturas
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- Haugen, P; Simon DM; Bhattacharya D (2005). "La historia natural de los intrones del grupo I". Tendencias en Genética . 21 (2): 111-119. doi : 10.1016 / j.tig.2004.12.007 . PMID 15661357 .
- Rangan, P; Masquida, B; Westhof E; Woodson SA (2003). "Ensamblaje de hélices centrales y plegamiento terciario rápido de una pequeña ribozima del grupo bacteriano I" . Proc Natl Acad Sci USA . 100 (4): 1574-1579. doi : 10.1073 / pnas.0337743100 . PMC 149874 . PMID 12574513 .
- Schroeder, R; Barta A; Semrad K (2004). "Estrategias para el plegado y ensamblaje de ARN". Nat Rev Mol Cell Biol . 5 (11): 908–919. doi : 10.1038 / nrm1497 . PMID 15520810 .
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enlaces externos
- Página para el intrón del Grupo I en Rfam