NAD+_Five-prime_cap
分子生物学では、NAD+ 5 プライム キャップ (NAD+ 5′ キャップ) は、細胞のmRNAの5′ 末端に共有結合したヌクレオシド含有代謝産物であるニコチンアミド アデニン ジヌクレオチド( NAD+ )の分子を指します。より一般的なメチル化グアノシン( m7G ) キャップは、 RNA ポリメラーゼ II ( RNAP II )と結合するキャッピング複合体によってRNAに付加されますが、 NAD キャップはRNA ポリメラーゼ自体による転写開始時に付加され、非結合として作用します。 -正規開始ヌクレオチド (NCIN)。そのため、m7G キャッピングは特殊なキャッピング複合体を持つ生物でのみ発生しますが、NAD キャッピングはRNAP自体によって実行されるため、すべてではないにしてもほとんどの生物で発生すると仮定されています。
NAD+ 5′ キャップは細菌で観察されており 、原核生物には5′ キャップ付き RNAが欠けているという長年の信念 とは反対に、真核生物のmRNAの5′ キャップにも m7Gキャップの。NAD+ キャップおよびキャップなし 5′-三リン酸-RNA の分解にはさまざまな経路が関与するため、この修飾により、原核生物内でのRNAの選択的分解が可能になる可能性が
真核細胞では、より一般的に観察される m7G キャップがmRNAの安定性を促進し、翻訳をサポートしますが、NAD+ キャップは RNA 転写産物の分解を標的とし、非標準的なデキャッピング酵素 DXO によって促進されます。酸化還元化学と翻訳後タンパク質修飾におけるNADの中心性を考慮すると、 NAD のRNAへの結合は、RNA の代謝と調節における未発見の可能性がある経路を表しています。
原核生物における機能
原核生物では、転写開始時に細菌RNAPによって 5′ NAD+ 修飾が確立され、真核生物の 5′ キャップと同様の機能を示すことが示されています。 in vitro で転写された NAD 修飾 RNA は、大腸菌の分解経路における主要な酵素であるRNase Eに対してより耐性があることが示されました。 NAD修飾はさらに、5′-三リン酸-RNAから5′-一リン酸- RNA。 nudixホスホヒドロラーゼである Nudc は、 NAD(H) を NMN(H) と AMP に加水分解することで NAD-RNAのキャップを外すことができ、 RNase-E を介した分解を引き起こしますが、5′-三リン酸-RNA に対しては不活性です。この 5′ 修飾により、NAD でキャップされた RNA は RppH の存在下で安定化されますが、Nudc によって脱キャップされるため、RNA のサブセットの選択的な分解開始が可能になります。 RppH ですが、Nudc ではありません。
大腸菌の NAD-RNA コンジュゲートの次世代シーケンシング( NGS ) により、ストレス応答システムに関与することが知られている小さな調節 RNA (sRNA) の特定のグループと、細胞代謝に関与する酵素が豊富に存在することが明らかになりました。 NAD キャップを持つ少数の RNA 転写産物により、細胞は他の経路とは別にこれらの RNA を選択的に分解できるようになる可能性がストレス応答がNAD+濃度に影響を与えることが知られていることを考慮すると、この発見は、細胞のエネルギー状態を mRNA 代謝回転に結び付ける未発見の経路の可能性をさらに支持します。
NAD キャッピングは、NAD が最も一般的なタンパク質リガンドの 1 つであるため、特定のタンパク質を RNA の5′ 末端にリクルートすることも示唆されています。 NAD 結合ポケットは、多くのタンパク質でよく特徴付けられており、酵素または受容体への RNA の局在化に役立つ可能性が多くの NAD を利用する代謝酵素はRNAにも結合することができ、未知のリボ核タンパク質複合体の可能性を示しています。
真核生物における機能
NAD+ 5′ キャップRNAは、酵母 ヒトおよびシロイヌナズナで発見されています。真核生物では、NAD+ キャップはDXO ファミリーの非標準的な脱キャップ酵素によって除去されます。 DXO による DeNADingは、NMN プラス 5′ 一リン酸 RNA をもたらす NudC とは異なる5′ 末端一リン酸 RNA をもたらします。重要なことに、DXO は、 m7Gと比較して NAD+ の脱キャップにおいて約 6 倍効率的であり、は、NudC と同様に、より一般的な m7G キャップではなく、NAD キャップ RNA を選択的に分解することを示唆しています。
m7Gキャップは、 mRNAへの開始複合体の動員を通じて翻訳を促進することが示されています 。しかし、NAD+キャップは、NAD+キャップおよびポリアデニル化mRNAがキャップされていないmRNAに対してin vitroで同様のレベルの翻訳を示したのと同様の機能を提供しない。さらに、5′ NAD+ キャップは、それが付着している RNA の分解をさらに促進します。 NAD+ でキャップされ、ポリアデニル化されたmRNAは、 5′ キャップを欠く mRNA よりも安定性が低いことがin vitroで実証されました。 NAD + 修飾が DXO を介した RNA 分解を積極的に促進していること。
グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ( GAPDH )などの RNA 結合タンパク質と NAD+ 濃度との関係が確立されている一方で、NAD+ キャップは、RNA 発現レベルと細胞代謝との間の直接的な関連を表すという仮説が立てられています。グルコース欠乏やカロリー制限などのエネルギー ストレスがNAD+ 濃度に影響を与え、NAD+ キャッピングに影響を与える可能性があることが知られています。さらに、低栄養状態はmRNAの安定性に影響を与える可能性があるため、NAD+ キャップがmRNAの分解を促進することを考えると、細胞のエネルギー状態が NAD+ キャッピング、ひいてはmRNAターンオーバーに影響を与える可能性が静止期の バクテリアや合成培地で増殖した酵母における NAD+ でキャップされた転写産物の量が多いなどの特定の発見は、この可能性を示しています。
参考文献
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