Рибонуклеаза, более известный как РНКаза, является чрезвычайно важным фермент который играет жизненно важную роль в метаболизме РНК внутри клетки.. Но что именно делает РНКаза и почему она так важна для функционирования клеток?? В этом сообщении блога, мы подробно изучим РНКазу и рассмотрим различные важные функции, выполняемые этим ферментом..
Какие существуют категории РНКаз??
Начать с, РНКаза – это нуклеаза, это означает, что он расщепляет фосфодиэфирные связи между нуклеотидными субъединицами в молекулах РНК.. Существует две основные категории РНКаз.:
- Эндорибонуклеазы: Они расщепляют РНК внутри определенных участков и могут действовать на одно- или двухцепочечные РНК.. Примеры включают РНКазу III., РНКаза А, и РНКаза Т1.
- Экзорибонуклеазы: Они действуют постепенно на цепь РНК, удаляя нуклеотиды с конца.. Экзорибонуклеаза I расщепляет с 5’-конца, а экзорибонуклеаза II – с 3’-конца..
Каковы основные клеточные функции РНКазы??
Внутри клетки, Ферменты РНКазы участвуют в широком спектре клеточных процессов, связанных с РНК.. Давайте посмотрим на некоторые основные функции, выполняемые РНКазой.:
Очистка неиспользованной клеточной РНК
Не вся РНК, синтезируемая клеткой, служит определенной цели.. Многие из них могут быть просто избыточными или нефункциональными.. РНКаза играет ключевую роль в удалении неиспользуемых фрагментов РНК для поддержания целостности клеток.. Фермент по существу заботится об «утилизации отходов РНК», разлагая необработанную и оставшуюся клеточную РНК.. Это предотвращает накопление ненужных молекул РНК внутри клетки..
РНКаза защищает от чужеродной РНК
РНКаза также защищает клетки, разрушая чужеродную мРНК и вирусную РНК.. Расщепляя вторгшуюся вирусную РНК, РНКаза дает клеткам линию защиты от такого внешнего генетического материала.. Эта функция сродни иммунному ответу на уровне РНК..
Роль в процессинге некодирующей РНК
Помимо кодирующей белок информационной РНК, клетки также содержат некодирующие РНК, такие как тРНК, рРНК, мякРНК, мяРНК, и т. д.. Каждая из этих клеточных РНК подвергается процессингу для созревания.. Специфические ферменты РНКазы опосредуют расщепление во время процессинга этих некодирующих подтипов РНК..
Например, РНКаза P участвует в расщеплении 5'-лидерной последовательности молекул-предшественников тРНК, в то время как РНКаза MRP обрабатывает предшественники рРНК.. РНКаза III расщепляет опероны двухцепочечной рРНК бактерий во время их созревания..
РНКаза регулирует экспрессию генов
РНКаза также играет важную регуляторную роль, когда речь идет о контроле экспрессии генов.. Они могут влиять на уровни специфических мРНК, разрушая их и, таким образом, соответственно снижая выработку белка..
РНКаза Е у бактерий является ключевым медиатором деградации мРНК и стабилизирует одни транскрипты, воздействуя на другие.. У эукариотов, малые интерферирующие РНК (миРНК) в комплексе с РНКазой может образовывать пары оснований с целевыми мРНК и расщеплять их посредством РНК-интерференции.
Участие в биологических процессах
Помимо процессинга и оборота РНК, Ферменты РНКазы также способствуют важным биологическим явлениям внутри клетки.. Например, Растительные РНКазы опосредуют самонесовместимость во время оплодотворения, предотвращая инбридинг..
Некоторые РНКазы млекопитающих, такие как ангиогенин, способствуют образованию кровеносных сосудов.. Члены суперсемейства РНКазы А выполняют разнообразные биологические роли, несмотря на сходство структуры..
Где расположены РНКазы внутри клетки?
Ферменты РНКазы являются неотъемлемой частью клеточного функционирования.. Но где именно внутри клетки расположены эти важнейшие ферменты??
- Ядро содержит РНКазу P., РНКаза MRP, и другие эндорибонуклеазы, которые обрабатывают ядерные РНК, такие как пре-рРНК..
- В цитоплазме находятся ключевые ферменты, такие как РНКаза L, которая разрушает РНК во время реакции интерферона..
- Митохондрии содержат РНКазу P и другие РНКазы, которые обрабатывают транскрипты митохондриальной РНК..
- Секреторные ферменты РНКазы, такие как РНКаза А, высвобождаются во внеклеточный матрикс..
У прокариот, таких как бактерии, эндорибонуклеазы, такие как РНКаза E и РНКаза III, находятся в цитоплазме, тогда как экзорибонуклеазы действуют в клеточных компартментах..
Активность РНКазы распространяется на все ключевые участки клетки, и такое широкое распространение обеспечивает метаболизм РНК по всей клетке..
Каковы различные источники ферментов РНКазы??
Рибонуклеазы – это повсеместно встречающиеся ферменты, присутствующие практически во всех формах жизни.. Впервые они были обнаружены в поджелудочной железе крупного рогатого скота. 70 лет назад, но теперь они изолированы из различных источников, включая:
- Такие виды бактерий, как палочкапроизводить РНКазу I, РНКаза II, и ПНПаза.
- Грибковые организмы, такие как дрожжи, секретируют РНКазу Т2 и другие внеклеточные РНКазы..
- Ткани растений содержат множество различных типов РНКаз, таких как барназа и РНКазы, специфичные для оснований..
- Органы животных, такие как поджелудочная железа и печень, секретируют РНКазу А и другие РНКазы..
- Паразиты, такие как малярийный плазмодий, содержат ферменты, расщепляющие РНК..
- Даже вирусы кодируют вирусные РНКазы, которые обрабатывают их РНК-геном..
Ферменты РНКазы широко распространены в организмах и обеспечивают метаболизм РНК у бактерий., грибы, растения, и животные. Их универсальность подчеркивает, насколько фундаментален процессинг РНК для жизни..
Как работает каталитический механизм РНКазы?
Теперь, когда мы изучили источники, распределение, и широкие функции РНКазы, давайте посмотрим, как эти ферменты оказывают свое действие на молекулярном уровне..
Ключевая роль любого фермента РНКазы заключается в расщеплении фосфодиэфирного остова внутри молекулы РНК.. Давайте подробнее рассмотрим механизм действия наиболее изученной РНКазы. – РНКаза А:
- Сначала он распознает целевой одноцепочечный РНК-субстрат и связывается с ним.
- Специфический остаток гистидина (Его12) действует как основание и извлекает протон из 2’OH-группы сахара рибозы в цепи РНК..
- Это инициирует нуклеофильную атаку 2’O атома фосфора основной цепи РНК..
- Это приводит к разрыву соседней фосфодиэфирной связи и образованию 2'-связи.,3’-циклический фосфатный промежуточный продукт.
- Дополнительный катализ другими аминокислотами превращает 2’,3’-циклический фосфат в 3’-фосфат.
- Конечными продуктами являются фрагменты РНК с 5’-ОН-концом и 3’-фосфатным концом..
Хотя детали могут отличаться в зависимости от других РНКаз., ключевая тема — атака на фосфодиэфирную связь РНК., в конечном итоге расщепление молекулы РНК на более мелкие фрагменты.
Как ферменты РНКазы используются в приложениях?
Способность РНКазы разрушать РНК широко используется в лабораториях молекулярной биологии и в промышленности.:
- Очистка ДНК – РНКаза А добавляется во время экстракции ДНК для удаления загрязняющей РНК..
- экстракция РНК – Требуются ингибиторы РНКазы для защиты образца РНК от эндогенных РНКаз..
- Молекулярная биология– Используется в анализах гибридизации., картирование мутаций, препарат рекомбинантного белка.
- Лекарство – Разработка рибонуклеазы для лечения рака.
- Биоинженерия – Белки РНКазы трансформированы в растения для защиты.
- Пищевая промышленность - Бактериальные РНКазы, используемые в производстве усилителей вкуса нуклеотидмонофосфатов..
Уникальная каталитическая способность РНКазы широко используется за пределами ее нормального клеточного функционирования..
В заключение, Ферменты РНКазы являются важнейшими медиаторами биогенеза РНК., функция, и разрушение внутри клетки. Хотя их каталитическое действие может показаться простым, коллективная активность РНКазы управляет такими сложными явлениями, как рост, разработка, и болезнь. Эти интригующие ферменты, безусловно, заслуживают своего места в центре внимания.!
