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Articulo de referencia

ribozima ramificada GIR1

El ribozima de capping Lariat (anteriormente llamado ribozima ramificadora GIR1 ) es un ribozima de ~180 nt con una aparente semejanza a un ribozima del grupo I. [ 1 ] Se encuen...

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El ribozima de capping Lariat (anteriormente llamado ribozima ramificadora GIR1 ) es un ribozima de ~180 nt con una aparente semejanza a un ribozima del grupo I. [ 1 ] Se encuentra dentro de un tipo complejo de intrones del grupo I también denominados intrones de ribozima gemela. [ 2 ] En lugar de empalmar , cataliza una reacción de ramificación en la que el 2' OH de un residuo interno participa en un ataque nucleofílico a un enlace fosfodiéster cercano . [ 3 ] Como resultado, el ARN se escinde en un sitio de procesamiento interno (IPS), dejando un 3'OH y un producto corriente abajo con un lariat de 3 nt en su extremo 5'. El lariat tiene el primer y el tercer nucleótido unidos por un enlace fosfodiéster 2',5' y se le denomina 'cap lariat' porque captúa un ARNm codificado por intrones . La caperuza en lazo resultante parece contribuir aumentando la vida media del ARNm de HE, [ 3 ] [ 4 ] confiriendo así una ventaja evolutiva a HE.

Contexto biológico

Vista esquemática del ADNr extracromosómico de Dydimium iridis y su sistema de ribozimas gemelas.

La ribozima GIR1 se descubrió originalmente durante la caracterización funcional de los intrones del ADNr extracromosómico del protista Didymium iridis . Una combinación de análisis de deleción y autoescisión in vitro reveló una organización de intrón de doble ribozima: dos dominios de ribozima distintos dentro del intrón. [ 2 ]

Organización estructural

Los intrones de doble ribozima representan algunos de los intrones de grupo I organizados más complejos conocidos y constan de un gen de endonucleasa de homing (HEG: I- Dir I homing endonuclease) insertado en dos dominios de ARN catalítico funcionalmente distintos. Uno de los ARN catalíticos es una ribozima de intrón de grupo I convencional (GIR2) responsable del empalme y el empalme inverso del intrón, así como de la circularización del ARN del intrón. El otro dominio de ARN catalítico es la ribozima tipo grupo I (GIR1) directamente implicada en la maduración del ARNm de la endonucleasa de homing.

Actividad catalítica

In vitro , DiGIR1 cataliza tres reacciones diferentes. La primera consiste en la hidrólisis del fosfato escindible en el sitio IPS. Esta es la reacción de escisión observada con el intrón de longitud completa y varias variantes de longitud con una tasa relativamente baja. La escisión hidrolítica es irreversible y se considera un artefacto in vitro resultante del plegamiento incorrecto del sitio catalítico para presentar el nucleótido de ramificación (BP) correctamente para la reacción. La segunda reacción, la natural, es la reacción de ramificación, en la que una transesterificación en el sitio IPS da como resultado la escisión del ARN con un 3'OH y una caperuza de lazo corriente abajo formada por la unión del primer y tercer nucleótido mediante un enlace fosfodiéster 2'-5'. [ 3 ]

Estos productos son los únicos productos observados mediante el análisis del ARN celular. [ 4 ] [ 5 ] Esta reacción de ramificación está en equilibrio con una tercera: una reacción de ligación. Es una reacción muy eficiente y tiende a enmascarar la reacción de ramificación durante los experimentos de ramificación in vitro con el intrón de longitud completa y variantes de longitud que incluyen más de 166 nucleótidos aguas arriba del IPS.

Estructura de modelado de la ribozima de capping Lariat (LC)

Se han creado modelos de GIR1 utilizando datos bioquímicos y mutacionales. [ 6 ] La estructura contiene un dominio de sustrato extendido que incluye un par GoU. Este par difiere del residuo nucleofílico típico de la ribozima del grupo 1 ; la región J8/7 se ha reducido. [ 6 ] Estos hallazgos proporcionan la base para un mecanismo evolutivo que explica el cambio de la ribozima de empalme del grupo I a la arquitectura ramificada de GIR1. Este mecanismo podría aplicarse potencialmente a otros ARN grandes, como la ribonucleasa P. [ 6 ]

Estructura cristalina de la ribozima de recubrimiento en lazo

La estructura cristalina de la ribozima LC se publicó recientemente. [ 7 ] En resumen, se generó un ARN de ribozima con permutación circular (CP) mediante transcripción in vitro utilizando la ARN polimerasa T7. [ 8 ] Los extremos 5' y 3' generados por la permutación circular se encuentran en el sitio de escisión natural de la ribozima. Para permitir la transcripción de este constructo, se flanquearon al constructo LC CP ribozimas cabeza de martillo y HdV (virus de retraso de la hepatitis) optimizadas en el extremo 5'. [ 9 ]

La estructura cristalina de la ribozima LC revela cómo funciona el dominio regulador formado por P2, P2.1 y P10. Dos conjuntos de interacciones terciarias restringen P2 y P2.1, permitiendo la formación de una unión de tres vías que actúa como receptor del nucleótido A209. Esta interacción de ajuste preciso favorece la formación del sitio catalítico, siempre que el núcleo de la ribozima haya plegado previamente el lazo.

Referencias

  1. ↑ Johansen S, Einvik C, Nielsen H (septiembre de 2002). "DiGIR1 y NaGIR1: ribozimas similares al grupo I que ocurren naturalmente con una organización central única y un papel biológico evolucionado". Biochimie . 84 (9): 905–12 . doi : 10.1016/S0300-9084(02)01443-8 . PMID 12458083 . 
  2. 1 2 Johansen S, Vogt VM (febrero de 1994). "Un intrón en el ADN ribosomal nuclear de Didymium iridis codifica una ribozima del grupo I y una nueva ribozima que cooperan en el autoescisión". Cell . 76 (4): 725–34 . doi : 10.1016/0092-8674(94)90511-8 . PMID 8124711. S2CID 45868519 .  
  3. 1 2 3 Nielsen H, Westhof E, Johansen S (septiembre de 2005). "Un ARNm es capeado por un lazo 2', 5' catalizado por una ribozima similar al grupo I". Science . 309 (5740): 1584– 7. Bibcode : 2005Sci...309.1584N . doi : 10.1126/science.1113645 . PMID 16141078 . S2CID 37002071 .  
  4. 1 2 Vader A, Johansen S, Nielsen H (diciembre de 2002). "La ribozima DiGIR1, similar al grupo I, media el procesamiento alternativo de los transcritos de pre-ARNr en Didymium iridis" . European Journal of Biochemistry . 269 (23): 5804– 12. doi : 10.1046/j.1432-1033.2002.03283.x . PMID 12444968 . 
  5. ↑ Vader A, Nielsen H, Johansen S (febrero de 1999). "La expresión in vivo de la endonucleasa de homing I-dirI codificada por el intrón del grupo I nucleolar implica la eliminación de un intrón del espliceosoma" . The EMBO Journal . 18 (4): 1003–13 . doi : 10.1093/ emboj /18.4.1003 . PMC 1171192. PMID 10022842 .  
  6. 1 2 3 Beckert B, Nielsen H, Einvik C, Johansen SD, Westhof E, Masquida B (febrero de 2008). " El modelado molecular del ribozima ramificado GIR1 proporciona una nueva perspectiva sobre la evolución de los ribozimas estructuralmente relacionados" . The EMBO Journal . 27 (4): 667– 78. doi : 10.1038/emboj.2008.4 . PMC 2219692. PMID 18219270 .  
  7. ↑ Meyer, M.; Nielsen, H.; Olieric, V.; Roblin, P.; Johansen, SD; Westhof, E.; Masquida, B. (2014-05-27). "Especiación de un intrón del grupo I en una ribozima de capping de lazo" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 111 (21): 7659– 7664. Bibcode : 2014PNAS..111.7659M . doi : 10.1073/pnas.1322248111 . ISSN 0027-8424 . PMC 4040574. PMID 24821772 .   
  8. ↑ Beckert, Bertrand; Masquida, Benoît (2011), "Síntesis de ARN mediante transcripción in vitro", en Nielsen, Henrik (ed.), ARN: Métodos y protocolos , Métodos en biología molecular, vol. 703, Humana Press, pp. 29–41 , doi : 10.1007/978-1-59745-248-9_3 , ISBN   978-1-59745-248-9, PMID 21125481 , S2CID 26196836  
  9. ↑ Meyer, Mélanie; Masquida, Benoît (2014), "Optimización de la ribozima cabeza de martillo 5' de acción cis para la transcripción in vitro de ARN altamente estructurados", en Waldsich, Christina (ed.), Plegamiento del ARN: métodos y protocolos , Methods in Molecular Biology, vol. 1086, Humana Press, pp. 21–40 , doi : 10.1007/978-1-62703-667-2_2 , ISBN   978-1-62703-667-2, PMID 24136596 

Lecturas adicionales

  • Jäschke A (2008). "Reseña del libro: Ribozimas y catálisis de ARN. Editado por David MJ Lilley y Fritz Eckstein". Angewandte Chemie International Edition . 47 (45): 8558– 9. doi : 10.1002/anie.200885598 .
  • Doherty EA, Doudna JA (2001). "Estructuras y mecanismos de las ribozimas". Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 30 : 457–75 . doi : 10.1146/annurev.biophys.30.1.457 . PMID 11441810 . 
  • Visser CM (1984). "Evolución de la biocatálisis 1. Posibles catalizadores de ARN pre-código genético que son su propia replicasa". Origins of Life . 14 ( 1– 4): 291– 300. Bibcode : 1984OrLi...14..291V . doi : 10.1007/BF00933670 . PMID 6205343. S2CID 31409366 .  Perspectiva evolutiva sobre la catálisis del ARN
  • Laboratorios que trabajan en la caracterización de la ribozima ramificada GIR1:
  • catálisis de ARN
  • Página del ribozima ramificado GIR1 en Rfam