Clase de enzima que cataliza la degradación del ARN.
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 endorribonucleasas 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).
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 RNasas desempeñan funciones 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 inmunes celulares más avanzadas como la ARNi .
Algunas células también secretan grandes cantidades de RNasas no específicas como A y T1. Por lo tanto, las RNasas son extremadamente comunes, lo que da como resultado una vida útil 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' , la formación de un dúplex ARN·ARN y el plegamiento dentro de un complejo de proteína de 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. La RI se utiliza en la mayoría de los laboratorios que estudian el ARN para proteger sus muestras contra la degradación de las RNasas ambientales.
EC 3.1.27.5: La RNasa A es una RNasa que se usa comúnmente en investigación. La ARNasa A ( p. ej. , ribonucleasa A pancreática bovina: PDB : 2AAS ) es una de las enzimas más resistentes de uso común en el laboratorio; Un método para aislarlo es hervir un extracto celular crudo hasta que se desnaturalicen todas las enzimas distintas de la ARNasa A. Es específico de los ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de los residuos C y U desapareados, formando finalmente un producto 3'-fosforilado a través de un intermedio monofosfato cíclico 2',3'. [5] No requiere ningún cofactor para su actividad [6]
EC 3.1.26.4: La RNasa H es una ribonucleasa que escinde el ARN en un dúplex ADN/ARN para producir ADN ss. La RNasa H es una endonucleasa no específica y cataliza la escisión del ARN mediante un mecanismo hidrolítico, ayudado por un ion metálico divalente unido a una enzima. La RNasa H deja un producto 5'-fosforilado. [7]
EC 3.1.26.3: La RNasa 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 el ARN bicatenario (dsRNA) -familia de ARNasa Dicer, cortando el pre-miARN (de 60 a 70 pb de largo) en un sitio específico y transformándolo en miARN (22 a 30 pb), que participa activamente en la regulación de la transcripción. y tiempo de vida del ARNm.
Número CE 3.1.26.-??: La RNasa L es una nucleasa inducida por interferón que, al activarse, destruye todo el ARN del interior 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 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 al combinarse 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 una secuencia específica para ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de los residuos A y U no apareados.
EC 3.1.27.3: La RNasa T1 es una secuencia específica para los ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de residuos G desapareados.
EC 3.1.27.1: La RNasa T2 es una secuencia específica para los ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de los 4 residuos, pero preferentemente el extremo 3' de As.
EC 3.1.27.4: La RNasa U2 es una secuencia específica para los ARN monocatenarios. Escinde el extremo 3' de residuos A no apareados.
EC 3.1.27.8: La RNasa V es específica para el ARN de poliadenina y poliuridina.
EC 3.1.26.12: La RNasa 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 5s rRNA. 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]
Número CE 3.1.??: La RNasa R es un homólogo cercano de la RNasa II, pero puede, a diferencia de la RNasa II, degradar el ARN con estructuras secundarias sin ayuda de factores accesorios.
Número EC EC 3.1.13.5: La RNasa D participa en el procesamiento de 3' a 5' de los pre- ARNt .
Número CE 3.1.??: La RNasa T es el principal contribuyente a la maduración de 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.
El sitio activo parece un valle de rift donde todos los residuos del sitio activo crean la pared y el fondo del valle. El rift es muy fino y el pequeño sustrato encaja perfectamente en el centro 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 normalmente la mayoría de las exo y endorribonucleasas no son de secuencia específica, recientemente se diseñó el sistema CRISPR /Cas que reconoce y corta el ADN de forma nativa para escindir el ssRNA 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 RNasas pueden ser extremadamente resistentes e inactivarlas es difícil en comparación con neutralizar las DNasas . 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 RNasas secretadas, la actividad enzimática de la RNasa puede ni siquiera ser necesaria para su nueva función exaptada . Por ejemplo, las RNasas inmunes actúan desestabilizando las membranas celulares de las bacterias. [17] [18]
Referencias
^ Noguchi S (julio de 2010). "Mecanismo de isomerización del aspartato a sexxxxxxxxx implícito en las estructuras de la ribonucleasa U2 de Ustilago sphaerogena formando complejo con adenosina 3'-monofosfato". Acta Cristalográfica D. 66 (parte 7): 843–9. doi :10.1107/S0907444910019621. PMID 20606265.
^ Sporn MB, Roberts AB (6 de diciembre de 2012). Factores de crecimiento peptídico y sus receptores II. Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 556.ISBN _978-3-642-74781-6.
^ Raghavan V (6 de diciembre de 2012). Biología del desarrollo de plantas con flores. Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 237.ISBN _978-1-4612-1234-8.
^ Ramage HR, Connolly LE, Cox JS (diciembre de 2009). "Análisis funcional integral de los sistemas toxina-antitoxina de Mycobacterium tuberculosis: implicaciones para la patogénesis, las respuestas al estrés y la evolución". PLOS Genética . 5 (12): e1000767. doi : 10.1371/journal.pgen.1000767 . PMC 2781298 . PMID 20011113.
^ Cuchillo CM, Nogués MV, Raines RT (septiembre de 2011). "Ribonucleasa pancreática bovina: cincuenta años del primer mecanismo de reacción enzimática". Bioquímica . 50 (37): 7835–41. doi :10.1021/bi201075b. PMC 3172371 . PMID 21838247.
^ "Kits de preparación de biblioteca".
^ Nowotny M (febrero de 2009). "Superfamilia de la integrasa retroviral: la perspectiva estructural". Informes EMBO . 10 (2): 144–51. doi :10.1038/embor.2008.256. PMC 2637324 . PMID 19165139.
^ Holzmann J, Frank P, Löffler E, Bennett KL, Gerner C, Rossmanith W (octubre de 2008). "RNasa P sin ARN: identificación y reconstitución funcional de la enzima procesadora de ARNt mitocondrial humano". Celúla . 135 (3): 462–74. doi : 10.1016/j.cell.2008.09.013 . PMID 18984158.
^ Shamsher S. Kanwar*, Puranjan Mishra, Khem Raj Meena, Shruti Gupta y Rakesh Kumar, Ribonucleasas y sus aplicaciones, 2016, Revista de biotecnología y bioingeniería avanzadas
^ Wachi M, Umitsuki G, Shimizu M, Takada A, Nagai K. El gen cafA de Escherichia coli codifica una nueva RNasa, denominada RNasa G, involucrada en el procesamiento del extremo 5 'del ARNr 16S. Biochem Biophys Res Commun. 1999;259(2):483‐488. doi:10.1006/bbrc.1999.0806
^ Tamulaitis G, Kazlauskiene M, Manakova E, Venclovas Č, Nwokeoji AO, Dickman MJ, Horvath P, Siksnys V (noviembre de 2014). "Trituración de ARN programable mediante el sistema CRISPR-Cas tipo III-A de Streptococcus thermophilus". Célula molecular . 56 (4): 506–17. doi : 10.1016/j.molcel.2014.09.027 . PMID 25458845.
^ Rossier O, Dao J, Cianciotto NP (marzo de 2009). "Una ARNasa secretada de tipo II de Legionella pneumophila facilita una infección intracelular óptima de Hartmannella vermiformis". Microbiología . 155 (parte 3): 882–90. doi : 10.1099/mic.0.023218-0. PMC 2662391 . PMID 19246759.
^ Luhtala N, Parker R (mayo de 2010). "Riribonucleasas de la familia T2: enzimas antiguas con diversas funciones". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 35 (5): 253–9. doi :10.1016/j.tibs.2010.02.002. PMC 2888479 . PMID 20189811.
^ Dyer KD, Rosenberg HF (noviembre de 2006). "La RNasa una superfamilia: generación de diversidad y defensa innata del huésped". Diversidad Molecular . 10 (4): 585–97. doi :10.1007/s11030-006-9028-2. PMID 16969722. S2CID 20922592.
^ Harder J, Schroder JM (noviembre de 2002). "RNasa 7, una nueva proteína antimicrobiana de defensa inmune innata de la piel humana sana". La Revista de Química Biológica . 277 (48): 46779–84. doi : 10.1074/jbc.M207587200 . PMID 12244054.
^ Köten B, Simanski M, Gläser R, Podschun R, Schröder JM, Harder J (julio de 2009). "La RNasa 7 contribuye a la defensa cutánea contra Enterococcus faecium". MÁS UNO . 4 (7): e6424. Código Bib : 2009PLoSO...4.6424K. doi : 10.1371/journal.pone.0006424 . PMC 2712763 . PMID 19641608.
^ Huang YC, Lin YM, Chang TW, Wu SJ, Lee YS, Chang MD, Chen C, Wu SH, Liao YD (febrero de 2007). "Los residuos de lisina agrupados y flexibles de la ribonucleasa 7 humana son fundamentales para la permeabilidad de la membrana y la actividad antimicrobiana". La Revista de Química Biológica . 282 (7): 4626–33. doi : 10.1074/jbc.M607321200 . PMID 17150966.
^ Rosenberg HF (mayo de 2008). "RNasa A ribonucleasas y defensa del huésped: una historia en evolución". Revista de biología de leucocitos . 83 (5): 1079–87. doi :10.1189/jlb.1107725. PMC 2692241 . PMID 18211964.
Ahmed TAE, Udenigwe CC, Gomaa A. Editorial: Aplicaciones de biotecnología y bioingeniería para biomateriales derivados de huevos. Frente Bioeng Biotechnol. 2021 septiembre 20;9:756058
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 procariótica". Nat. Rev. Microbiol. (3) 371–382.
