リボヌクレアーゼ – 日本語百科事典辞書

Ribonuclease

リボヌクレアーゼ(一般にRNaseと略記されます) は、 RNAをより小さな成分に分解するのを触媒するヌクレアーゼの一種です。リボヌクレアーゼはエンドリボヌクレアーゼとエキソリボヌクレアーゼに分類でき、EC 2.7 (リン酸化酵素用) および 3.1 (加水分解酵素用) クラスの酵素内にいくつかのサブクラスを構成します。
リボヌクレアーゼ
AMP PDB エントリー3agnを持つUstilago sphaerogenaリボヌクレアーゼ U2
識別子
シンボル
リボヌクレアーゼ
ファム PF00545 インタープロPR000026 SCOP2
10億/ SCOPE / SUPFAM
利用可能なタンパク質構造:
ファム
構造物/ ECOD PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum 構造の概要 PDB 1mgw A:56-137 1mgr A:56-137 1uck B:11-921i70 A:11-92 2sar A:11-92 1ucj B:11-92 1lni B: 11-92 1ay7 A:11-92 1t2h B:11-92 1box A:11-92 1ucl A:11-92 1rge B :11-92 1t2i A:11-92 1c54 A:11-92 1rsn B:11-92 1gmq A:11-92 1uci A: 11-92 1sar B: 11-92 1gmp A:11-92 1rgf A:11 -92 1rgg B:11-92 1rgh B:11-92 1i8v B:11-92 1gmr B:11-92 1ynv X:11-92 1py3 B:79-159 1pyl A:79-159 2rbi B:72-161 1goy A:72-161 1gou B: 72-161 1gov A:72-161 1buj A:72-161 1bao B:67-156 1bsd A: 67-156 1ban B:67-156 1brh A:67-156 1brg C :67-156 1brk C:67-156 1bns A:67-156 1bnf B:67-156 1bgs B:67-156 1bnj B:67-1561bsa B :67-156 1bsb C:67-156 1b3s B:67 -156 1x1w B:67-156 1bni B:67-156 1b2x B:67-156 1b2z A:67-1561bsc C : 67-156 1bse B:67-156 1x1y B:67-156 1bri C:67-156 1b2u C:67-156 1b27 C:67-156 1b20 B:67-156 1bnr :67-156 1b2s C:67-156 1yvs : 67-156 1brs C:67-156 1brj C:67-156 1bne A:67 -156 1bng C:67-156 1a2p A:67-156 1x1u B:67-156 1fw7 A:67-156 1rnb A :67-156 1b21 C :67-156 1x1x B:67-156 1brn M:67-156 1b2m A:46-129 1i0v A:46-129 1rls :46-129 1fys A:46-129 1bvi B: 46-129 1i2e A:46-129 2hoh D:46-129 3rnt :46-129 6gsp :46- 129 4gsp :46-129 1low A:46-129 1i0x A:46-129 1bir B:46-129 1trq A:46-129 1det : 46-129 1i2g A:46-129 3bu4 A:46-129 1rn1 A: 46-129 1rnt :46-129 4hoh D:46-129 1rga :46-129 4bu4 A:46-129 1rhl A:46-129 5bu4 A:46-129 1hz1 A:46-129 1trp A:46-129 5hoh A:46-129 7gsp A:46-129 1ygw :46-129 1gsp :46-129 1bu4 :46-129 6rnt :46-129 1ch0 B:46-129 1rgc B:46-129 4bir :46-129 2rnt : 46-129 3hoh D:46-129 1rgl :46-129 1rn4 :46-129 1fzu A:46-129 1lov A:46-129 5gsp :46-129 9rnt :46-129 3bir :46-129 1q9e C:46 -129 1i3f A:46-129 5bir A:46-129 1g02 A:46-129 1loy A:46-129 2bir A:46-129 1tto A:46-129 2aad B:46-129 1lra :46-129 1i3i A:46-129 2bu4 A:46-129 2gsp :46-129 1hyf A:46-129 3gsp :46-129 1iyy A:46-129 7rnt :46-129 2aae :46-129 8rnt :46-129 5rnt : 46-129 1i2f A:46-129 4rnt :46-129 1rgk:46-129 1rms :21-102 1rds :21-102 1fut :45-127 1rcl :45-127 1fus : 45-127 1rck :45-127 1rtu :23-113 1aqz A:82-174 1jbr B:82- 174 1jbt A:82-174 1jbs A:82-174 1de3 A:83-175 1r4y A:83-175

コンテンツ
1 関数
2 分類
2.1 エンドリボヌクレアーゼの主な種類 2.2 エクソリボヌクレアーゼの主な種類
3 RNase特異性
4 RNA抽出中のRNaseコンタミネーション
5 参考文献
6 情報源
7 外部リンク

関数
研究されたすべての生物には 2 つの異なるクラスの RNase が多数含まれており、RNA 分解が非常に古くからある重要なプロセスであることが示されています。RNase は、不要になった細胞 RNA を除去するだけでなく、タンパク質を作るための遺伝物質を運ぶメッセンジャー RNA と、さまざまな細胞プロセスで機能する非コード RNA の両方である、すべての RNA 分子の成熟において重要な役割を果たします。さらに、能動的な RNA 分解システムは RNA ウイルスに対する最初の防御であり、RNAiなどのより高度な細胞免疫戦略の基礎となる機構を提供します。
一部の細胞は、A や T1 などの非特異的 RNase を大量に分泌します。したがって、RNase は非常に一般的であり、保護された環境にない RNA の寿命は非常に短くなります。すべての細胞内 RNA は、5′ エンドキャッピング、3′ 末端ポリアデニル化、RNA・RNA 二重鎖の形成、RNA タンパク質複合体 (リボ核タンパク質粒子または RNP)内でのフォールディングなどの多くの戦略によって RNase 活性から保護されていることは注目に値します。。
別の防御機構はリボヌクレアーゼ阻害剤(RI)です。これは、一部の細胞型では比較的大きな割合の細胞タンパク質 (約 0.1%) を構成し、タンパク質間相互作用の中で最も高い親和性で特定のリボヌクレアーゼに結合します。RI-RNase A 複合体の解離定数は、生理学的条件下で約 20 fM です。RI は、RNA を研究するほとんどの研究室で、環境中の RNase による分解からサンプルを保護するために使用されています。
二本鎖DNAの高度に特異的な配列を切断する制限酵素と同様に、一本鎖 RNA の特定の配列を認識して切断するさまざまなエンドリボヌクレアーゼが最近分類されました。
RNase は、顕花植物(被子植物)における血管新生や自己不和合性など、多くの生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たしています。原核生物の毒素-抗毒素系の多くのストレス応答毒素は、 RNase 活性と相同性を有することが示されています。

分類

エンドリボヌクレアーゼの主な種類

RNase Aの構造
EC 3.1.27.5 : RNase Aは研究で一般的に使用される RNase です。RNase A (例: ウシ膵臓リボヌクレアーゼ A: PDB : 2AAS ) は、一般的な実験室で使用される最も丈夫な酵素の 1 つです。これを単離する方法の 1 つは、RNase A 以外のすべての酵素が変性するまで粗細胞抽出物を煮沸することです。一本鎖 RNA に特異的です。これは、対になっていない C および U 残基の 3′ 末端を切断し、最終的に 2’，3′-環状一リン酸中間体を介して 3′-リン酸化生成物を形成します。その活性には補因子を必要としません
EC 3.1.26.4 : RNase H は、DNA/RNA 二重鎖の RNA を切断して ssDNA を生成するリボヌクレアーゼです。RNase H は非特異的エンドヌクレアーゼであり、酵素に結合した二価金属イオンの助けによる加水分解機構を介して RNA の切断を触媒します。RNase H は 5′-リン酸化産物を残します。
EC 3.1.26.3 : RNase III は、原核生物で転写されたポリシストロン性 RNA オペロンから rRNA (16s rRNA および 23s rRNA) を切断するリボヌクレアーゼの一種です。また、RNAse の二本鎖 RNA (dsRNA)-Dicer ファミリーを消化し、特定の部位で pre-miRNA (長さ 60 ～ 70 bp) を切断し、転写の制御に積極的に関与する miRNA (22 ～ 30 bp) に変換します。そしてmRNAの寿命。
EC 番号3.1.26.-??: RNase L は、活性化されると細胞内のすべての RNA を破壊するインターフェロン誘導性ヌクレアーゼです。
EC 3.1.26.5 : RNase P は、リボザイム(酵素と同じように触媒として機能するリボ核酸)であるという点で独特なリボヌクレアーゼの一種です。その機能の 1 つは、1 本鎖 pre- tRNAの 5′ 末端からリーダー配列を切断することです。RNase P は、自然界で知られている 2 つの多重ターンオーバーリボザイムのうちの 1 つです (もう 1 つはリボソームです)。細菌では、RNase P は、補酵素と結合して活性酵素系を形成し、基質に対するこの系の特異性を決定するアポ酵素からなるホロ酵素の触媒活性にも関与しています。タンパク質であり、RNA を含まないRNase P の形態が最近発見されました。
EC 番号3.1.??: RNase PhyM は一本鎖 RNA に特異的な配列です。対になっていない A 残基と U 残基の 3′ 末端を切断します。
EC 3.1.27.3 : RNase T1 は一本鎖 RNA に特異的な配列です。不対の G 残基の 3′ 末端を切断します。
EC 3.1.27.1 : RNase T2 は一本鎖 RNA に特異的な配列です。4 残基すべての 3′ 末端を切断しますが、優先的に As の 3′ 末端を切断します。
EC 3.1.27.4 : RNase U2 は一本鎖 RNA に特異的な配列です。それは、対になっていない A 残基の 3′ 末端を切断します。
EC 3.1.27.8 : RNase V はポリアデニンおよびポリウリジン RNA に特異的です。
EC 3.1.26.12 : RNase Eは植物由来のリボヌクレアーゼであり、転写多重度を抑制する RecA/LexA 依存性シグナル伝達経路による SOS 機構の活性化による DNA 損傷のストレスに対する応答として、細菌の SOS 応答を調節します。細胞分裂の通過停止および DNA 修復の開始につながる遺伝子の配列。
EC 3.1.26.- : RNase G 5s rRNA の 16′ 末端のプロセシングに関与します。それは染色体の分離と細胞分裂に関連しています。それは細胞質軸方向フィラメント束の構成要素の 1 つと考えられています。また、この構造の形成を調節できるとも考えられています。

エクソリボヌクレアーゼの主な種類
EC 番号 EC 2.7.7.8 :ポリヌクレオチドホスホリラーゼ (PNPase) は、エキソヌクレアーゼおよびヌクレオチジルトランスフェラーゼとして機能します。
EC 番号 EC 2.7.7.56 : RNase PH は、エキソヌクレアーゼおよびヌクレオチジルトランスフェラーゼとして機能します。
EC 番号3.1.??: RNase R はRNase II の類似相同体ですが、RNase II とは異なり、補助因子の助けを借りずに二次構造を持つ RNA を分解できます。
EC 番号 EC 3.1.13.5 : RNase D は、プレtRNAの 3′ から 5′ へのプロセシングに関与します。
EC 番号3.1.??: RNase T は、多くの安定した RNA の 3′ から 5′ への成熟に大きく寄与しています。
EC 3.1.13.3 :オリゴリボヌクレアーゼは短いオリゴヌクレオチドをモノヌクレオチドに分解します。
EC 3.1.11.1 :エキソリボヌクレアーゼ I は一本鎖 RNA を 5′ から 3′ に分解し、真核生物にのみ存在します。
EC 3.1.13.1 :エクソリボヌクレアーゼ II は、エクソリボヌクレアーゼ I の密接な相同体です。

RNase特異性
活性サイトは地溝帯のように見え、すべての活性サイトの残留物が谷の壁と底を形成します。亀裂は非常に薄く、小さな基質が活性部位の中央に完全に適合するため、残基との完全な相互作用が可能になります。実際には、基板にもあるように、サイトに少し湾曲が通常、ほとんどのエキソヌクレアーゼおよびエンドリボヌクレアーゼは配列特異的ではありませんが、最近、 DNA をネイティブに認識して切断するCRISPR /Cas システムが、配列特異的な方法で ssRNA を切断するように設計されました。

RNA抽出中のRNaseコンタミネーション
分子生物学実験におけるRNA の抽出は、 RNAサンプルを分解する遍在性の強力なリボヌクレアーゼの存在によって非常に複雑になります。特定の RNase は非常に耐久性が高く、 DNaseを中和する場合と比べて不活化するのは困難です。放出される細胞 RNase に加えて、環境中にはいくつかの RNase が存在します。RNase は、さまざまな生物において多くの細胞外機能を持つように進化してきました。たとえば、RNase Aスーパーファミリーのメンバーである RNase 7 はヒトの皮膚から分泌され、強力な抗病原体防御として機能します。これらの分泌型 RNase では、酵素的 RNase 活性はその新たな拡張された機能に必要でさえない可能性がたとえば、免疫 RNase は細菌の細胞膜を不安定にすることによって作用します。

参考文献
^ 野口S . 「アデノシン 3′-一リン酸と複合体を形成したウスチラゴスファエロゲナリボヌクレアーゼ U2 の構造によって示唆されるアスパラギン酸からイソアスパラギン酸への異性化機構」。アクタクリスタログラフィカD. 66 (Pt 7): 843–9。土井：10.1107/S0907444910019621。PMID 20606265。
^ Sporn MB、Roberts AB （2012 年 12 月 6 日)。ペプチド成長因子とその受容体 II．シュプリンガーのサイエンス＆ビジネスメディア。p. 556.ISBN _
978-3-642-74781-6。
^ Raghavan V （2012 年 12 月 6 日)。顕花植物の発生生物学。シュプリンガーのサイエンス＆ビジネスメディア。p. 237.ISBN _
978-1-4612-1234-8。
^ ラメージ HR、コノリー LE、コックス JS 。「結核菌の毒素-抗毒素システムの包括的な機能解析: 病因、ストレス応答、および進化への影響」。PLOS ジェネティクス。5 (12): e1000767。土井：10.1371/journal.pgen.1000767。PMC 2781298。PMID 20011113。

^ Cuchillo CM、Nogués MV、Raines RT 。「ウシ膵臓リボヌクレアーゼ: 最初の酵素反応機構の 50 年」。生化学。50 (37): 7835–41。土井：10.1021/bi201075b。PMC 3172371。PMID 21838247。

^ “ライブラリ準備キット” .
^ ノボトニー M . 「レトロウイルスインテグラーゼスーパーファミリー: 構造的観点」。EMBOレポート。10 (2): 144-51。土井：10.1038/embor.2008.256。PMC 2637324。PMID 19165139。

^ ホルツマン J、フランク P、レフラー E、ベネット KL、ガーナー C、ロスマニス W 。「RNAを含まないRNase P：ヒトミトコンドリアtRNAプロセシング酵素の同定と機能再構成」。セル。135 (3): 462–74。土井：10.1016/j.cell.2008.09.013。PMID 18984158。
^ Shamsher S. Kanwar*、Puranjan Mishra、Khem Raj Meena、Shruti Gupta、Rakesh Kumar、リボヌクレアーゼとその応用、2016 年、Journal of Advanced Biotechnology and Bioengineering
^ 和知 M、海月 G、清水 M、高田 A、永井 K. 大腸菌 cafA 遺伝子は、16S rRNA の 5′ 末端のプロセシングに関与する、RNase G と呼ばれる新規 RNase をコードします。Biochem Biophys Res Commun。1999;259(2):483-488。土井:10.1006/bbrc.1999.0806
^ タムラティス G、カズラウスキエン M、マナコバ E、ヴェンクロヴァス Č、ヌウォケオジ AO、ディックマン MJ、ホーバス P、シクスニス V 。「サーモフィルス連鎖球菌のIII-A型CRISPR-Casシステムによるプログラム可能なRNA細断」。分子細胞。56 (4): 506-17。土井：10.1016/j.molcel.2014.09.027。PMID 25458845。
^ Rossier O、Dao J、Cianciotto NP 。「レジオネラ・ニューモフィラのII型分泌RNaseは、ハルトマンネラ・バーミフォルミスの最適な細胞内感染を促進する」。微生物学。155 (Pt 3): 882–90。土井：10.1099/mic.0.023218-0。PMC 2662391。PMID 19246759。

^ ルフタラ N、パーカー R 。「T2 ファミリーリボヌクレアーゼ: 多様な役割を持つ古代の酵素」。生化学科学の動向。35 (5): 253–9。土井：10.1016/j.tibs.2010.02.002。PMC 2888479。PMID 20189811。

^ ダイアー KD、ローゼンバーグ HF 。「RNase スーパーファミリー: 多様性の生成と生来の宿主防御」。分子の多様性。10 (4): 585–97。土井: 10.1007/s11030-006-9028-2。PMID 16969722。S2CID 20922592。

^ ハーダー J、シュローダー JM 。「RNase 7、健康な人間の皮膚の新規自然免疫防御抗菌タンパク質」。生物化学ジャーナル。277 (48): 46779–84。土井：10.1074/jbc.M207587200。PMID 12244054。
^ ケーテン B、シマンスキー M、グレーザー R、ポドシュン R、シュレーダー JM、ハーダー J 。「RNase 7 は Enterococcus faecium に対する皮膚の防御に貢献します。」プロスワン。4 (7): e6424。Bibcode : 2009PLoSO…4.6424K。土井：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 。「ヒトリボヌクレアーゼ 7 の柔軟でクラスター化されたリジン残基は、膜透過性と抗菌活性にとって重要です。」生物化学ジャーナル。282 (7): 4626–33。土井：10.1074/jbc.M607321200。PMID 17150966。
^ ローゼンバーグ HF 。「RNase A リボヌクレアーゼと宿主防御: 進化する物語」。白血球生物学ジャーナル。83 (5): 1079–87。土井：10.1189/jlb.1107725。PMC 2692241。PMID 18211964。

Ahmed TAE、Udenigwe CC、Gomaa A. 論説: 卵由来生体材料のバイオテクノロジーおよび生物工学応用。フロントバイオエンバイオテクノロジー。2021 9 20;9:756058

情報源
ダレッシオ G およびリオーダン JF 編。(1997)リボヌクレアーゼ: 構造と機能、アカデミックプレス。
ゲルデス K、クリステンセン SK、ロブナー-オレセン A （2005)。「原核生物の毒素-抗毒素ストレス応答遺伝子座」。ナット。Rev.Microbiol. (3) 371–382。

外部リンク
EC 3.1 用 IUBMB 酵素データベース
EC 3.1 用統合酵素データベース · ポータル:

生物学”