Clase de enzima que cataliza la degradación del ARN.
La ribonucleasa (abreviada comúnmente como ARNasa ) es un tipo de nucleasa que cataliza la degradación del ARN en componentes más pequeños. Las ribonucleasas se pueden dividir en endorribonucleasas y exorribonucleasas , y comprenden varias subclases dentro de las clases de enzimas EC 2.7 (para las enzimas fosforolíticas) y 3.1 (para las enzimas hidrolíticas).
Función
Todos los organismos estudiados contienen muchas ARNasas 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 se necesita, las ARNasas desempeñan un papel fundamental en la maduración de todas las moléculas de ARN, tanto los ARN mensajeros que llevan material genético para la fabricación de proteínas como los ARN no codificantes que funcionan en diversos procesos celulares. Además, los sistemas de degradación activa del ARN son la primera defensa contra los virus ARN y proporcionan la maquinaria subyacente para estrategias inmunitarias celulares más avanzadas, como la RNAi .
Algunas células también secretan grandes cantidades de ARNasas no específicas, como A y T1. Por lo tanto, las ARNasas son extremadamente comunes, lo que da como resultado una vida útil muy corta para cualquier ARN que no esté en un entorno protegido. Vale la pena señalar que todos los ARN intracelulares están protegidos de la actividad de las ARNasas mediante una serie de estrategias, entre las que se incluyen la protección del extremo 5' , la poliadenilación del extremo 3' , la formación de un dúplex ARN·ARN y el plegamiento dentro de un complejo de proteína ARN ( partícula de ribonucleoproteína o RNP).
Otro mecanismo de protección es el inhibidor de 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. El RI se utiliza en la mayoría de los laboratorios que estudian ARN para proteger sus muestras contra la degradación de las ARNasas ambientales.
EC 3.1.27.5: La ARNasa A es una ARNasa que se utiliza comúnmente en la investigación. La ARNasa A ( p. ej. , ribonucleasa pancreática bovina A: PDB : 2AAS ) es una de las enzimas más resistentes de uso común en el laboratorio; un método para aislarla es hervir un extracto celular crudo hasta que todas las enzimas que no sean la ARNasa A se desnaturalicen . Es específica para los ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de los residuos C y U no apareados, formando finalmente un producto 3'-fosforilado a través de un intermediario monofosfato cíclico 2',3'. [5] No requiere ningún cofactor 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 ADN monocatenario. La ARNasa H es una endonucleasa no específica y cataliza la escisión del ARN a través de un mecanismo hidrolítico, con la ayuda de un ion metálico divalente unido a la 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 ARN de doble cadena (ARNdc) de la familia Dicer de ARNasas, cortando el pre-miARN (de 60 a 70 pb de longitud) en un sitio específico y transformándolo en miARN (de 22 a 30 pb), que participa activamente en la regulación de la transcripción y la vida útil del ARNm.
Número CE 3.1.26.-??: La ARNasa L es una nucleasa inducida por interferón que, al activarse, destruye todo el ARN dentro de la célula.
EC 3.1.26.5: La ARNasa P es un tipo de ribonucleasa que es única en el sentido de que es una ribozima , un ácido ribonucleico que actúa como catalizador de la misma manera que una enzima . Una de sus funciones es separar una secuencia líder del extremo 5' de una cadena de pre- ARNt . La ARNasa P es una de las dos ribozimas de recambio múltiple conocidas en la naturaleza (la otra es el ribosoma ). En las bacterias, la ARNasa P también es responsable de la actividad catalítica de las holoenzimas, que consisten en una apoenzima que forma un sistema enzimático activo mediante la combinación con una coenzima y determina la especificidad de este sistema para un sustrato. Recientemente se ha descubierto una forma de ARNasa P que es una proteína y no contiene ARN. [8]
Número CE 3.1.??: La ARNasa PhyM es específica de secuencia para ARN monocatenarios. Corta el extremo 3' de los residuos A y U no apareados.
EC 3.1.27.3: La ARNasa T1 es específica de la secuencia para los ARN monocatenarios. Corta el extremo 3' de los residuos G no apareados.
EC 3.1.27.1: La ARNasa T2 es específica de la secuencia para los ARN monocatenarios. Corta el extremo 3' de los 4 residuos, pero preferentemente el extremo 3' de As.
EC 3.1.27.4: La ARNasa U2 es específica de la secuencia para ARN monocatenarios. Corta el extremo 3' de los residuos A no apareados.
CE 3.1.27.8: La ARNasa V es específica para el ARN de poliadenina y poliuridina.
EC 3.1.26.12: La ARNasa 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 al arresto del tránsito de la división celular, así como al inicio de la reparación del ADN. [9]
EC 3.1.26.-: ARNasa G Interviene en el procesamiento del extremo 16' del ARNr 5s. Está relacionada con la separación de cromosomas y la división celular. Se considera uno de los componentes de los haces de filamentos axiales citoplasmáticos. También se piensa que puede regular la formación de esta estructura. [10]
Número CE 3.1.??: La ARNasa R es un homólogo cercano de la ARNasa II, pero puede, a diferencia de la ARNasa II, degradar el ARN con estructuras secundarias sin ayuda de factores accesorios.
Número CE EC 3.1.13.5: La ARNasa D está involucrada en el procesamiento 3' a 5' de los pre- ARNt .
Número CE 3.1.??: La ARNasa T es la principal contribuyente a la maduración 3' a 5' de muchos ARN estables.
CE 3.1.13.3: La oligorribonucleasa degrada oligonucleótidos cortos en mononucleótidos.
EC 3.1.11.1: La exorribonucleasa I degrada el ARN monocatenario de 5' a 3', existe sólo en eucariotas.
El sitio activo se parece a un valle de rift donde todos los residuos del sitio activo crean la pared y el fondo del valle. El rift es muy delgado y el pequeño sustrato encaja perfectamente en el medio del sitio activo, lo que permite una interacción perfecta con los residuos. En realidad, tiene una pequeña curvatura en el sitio que también tiene el sustrato. Aunque normalmente la mayoría de las exo y endorribonucleasas no son específicas de la secuencia, recientemente se diseñó un sistema CRISPR /Cas que reconoce y corta el ADN de forma nativa para escindir el ARN monocatenario de una manera específica de la 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 la neutralización de las ADNasas . Además de las ARNasas celulares que se liberan, hay varias ARNasas que están presentes en el medio ambiente. Las ARNasas han evolucionado para tener muchas funciones extracelulares en varios organismos. [12] [13] [14] Por ejemplo, la ARNasa 7, un miembro de la superfamilia de las ARNasas A , es secretada por la piel humana y sirve como una potente defensa antipatógena. [15] [16] En estas ARNasas secretadas, la actividad enzimática de la ARNasa puede incluso no ser necesaria para su nueva función exaptada . Por ejemplo, las ARNasas inmunes actúan desestabilizando las membranas celulares de las bacterias. [17] [18]
Referencias
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Fuentes
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