FMN 리보스위치

FMN riboswitch
FMN 리보스위치(RFN 요소)
RF00050-rscape.svg
FMN의 예측된 2차 구조 및 시퀀스 보존
식별자
기호.FMN
Alt. 기호RFN
RfamRF00050
기타 데이터
RNA형Cis-reg; 리보스위치
도메인박테리아
가세요GO:0010181
그렇게SO:0000035
PDB 구조PDBe
사진은 FMN 리보스위치의 바인딩 시트에 결속된 FMN 몰입니다.아데닌 뉴클레오티드 A48, A85 및 A99(노란색 탄소로 감소)와 양전하 마그네슘 이온(녹색)은 결합에 도움을 준다.FMN(녹색탄소로 묘사된 FMN)의 평면 이소알록사진 고리계는 A48과 A85 사이를 왔다 갔다 한다.FMN 고리 시스템의 우라실 유사 가장자리는 리보스위치의 고도로 보존된 A99 잔류물과 특정 왓슨-크릭 유사 수소 결합을 형성한다.마지막으로 FMN의 음전하 인산기는 양전하 마그네슘 이온과 상호작용하여 FMN의 선택성을 나타낸다.PDB 코드: 3F2Q

FMN 리보스위치(RFN 요소라고도 함)는 자연적으로 발생하는 고도로 보존된 RNA 요소이며, 플라빈 모노뉴클레오티드(FMN) 생합성 및 운반 [1][2]단백질을 인코딩하는 원핵생물 mRNA의 5' 미번역 영역에서 자주 발견된다.직접적으로 단백질의 부재에 FMN 원래 이 요소는metabolite-dependent riboswitch, 따라서 능력이 FMN.[3]의 고초균에 집중 화의 변화에 대응하여 RNA표현을 규제하기 위해, 이전 연구들은 이 박테리아가 translat을 통제하고 적어도 두 FMN riboswitches를 사용한다 보여 주었다.하와이 말똥가리n의 개시와 다른 한쪽은 조기 문자 변환의 [4]종료를 제어합니다.Bacilius subtilis의 두 번째 리보스위치에 관해서는 ribDE의 5' 미번역 영역 내에서 조기 전사 종료가 발생한다.AHT 오퍼론, ypaA [3][5]mRNA의 리보솜 결합부위로의 접근을 차단한다.FMN 리보스위치에는 또한 다양한 마그네슘 및 칼륨 이온이 뉴클레오티드 구조 전체에 분산되어 있으며, 이들 중 일부는 FMN [6]결합에 관여한다.

Fusobacterium nucleatum에서는 FMN 결합이 연구되었다.FMN 리보스위치는 전체 리보스위치 구조에 존재하는 마그네슘 이온뿐만 아니라 몇 가지 다른 핵산 잔류물로 인해 FMN 분자를 선택적으로 결합할 수 있다.FMN의 평면 이소알록사진 링 시스템은 리보스위치의 A48 및 A85 잔류물 사이를 상호 교환하여 연속적인 적층 정렬을 제공합니다.또한 링계의 우라실 모양 가장자리는 [6]리보스위치상에 보존성이 높은 A99 잔기와 특정 왓슨-크릭 모양 수소 결합을 형성한다.FMN의 추가적인 구조적 부분인 리비틸기는 수소 결합을 위해 4개의 산소 중 하나를 사용하는 반면, 인산염 산소는 보존된 여러 구아닌의 [7]왓슨-크릭 가장자리와 추가적인 수소 결합을 형성한다.FMN의 인산염과 RNA 사이의 상호작용은 또한 마그네슘 이온에 의해 브리징되며, 마그네슘 이온은 FMN의 인산염 산소와 G33 잔기를 직접 조정하고, 인접한 뉴클레오티드와 [6]여러 개의 수 매개 접촉을 형성한다.

FMN 리보스위치의 3D 구조를 나타냅니다.이것은 FMN에 [7]바인드된 FMN 리보스위치의 결정 구조에서 파생됩니다.

FMN 리보스위치의 기능

FMN 리보스위치의 기능은 두 가지입니다. 첫째, 리보스위치는 이 RNA 분자가 표적 분자 FMN에 결합할 수 있도록 하는 압타머 성분을 포함하고, 일련의 구조 변화를 일으킵니다.이러한 구조 변화는 결합 상태와 결합되지 않은 상태 사이에서 발생하며 FMN의 유무에 따라 좌우된다.이전 연구에서는 FMN이 충분히 존재할 때는 이 리보스위치가 본질적인 터미네이터 스템을 형성하고 FMN이 [8]없을 때는 다른 구조로 접힘으로써 작동한다고 제안했다.이 리보스위치에 대해 수행된 추가 연구는 또한 FMN 리보스위치 구조의 이러한 구조 변화가 이 [9]분자의 결합 주머니를 형성하는 특정 뉴클레오티드 영역에 국소화된다는 것을 시사한다.이러한 발견은 다른 리보스위치 및 RNA [9]분자에서 볼 수 있는 결합 현상과 일치합니다.FMN 리보스위치의 두 번째 기능은 FMN과 관련된 유전자의 발현을 억제하거나 활성화하는 발현 플랫폼이다.

FMN Riboswitch의 질병에서의 역할

리보스위치는 포유류의 진핵세포에는 존재하지 않지만, 원핵세포에는 존재하기 때문에 항생제 개발의 표적이 될 수 있다.Fusobacterium nucleatum에 존재하는 FMN 리보스위치는 치주질환 및 기타 인체감염에 관여하며, 이 속 중에서 가장 병원성이 높은 박테리아 중 하나로 간주되기 때문에 특별한 관심이 있다.[6] FMN 결합 포켓의 고유한 가소성과 큰 개구부의 가용성으로 인해 FMN 리보스위치는 아날로그 FMN 항균 화합물의 구조 기반 설계를 위한 매력적인 타겟이 됩니다.[6]

레퍼런스

  1. ^ Vitreschak AG, Rodionov DA, Mironov AA, Gelfand MS (2002). "Regulation of riboflavin biosynthesis and transport genes in bacteria by transcriptional and translational attenuation". Nucleic Acids Res. 30 (14): 3141–3151. doi:10.1093/nar/gkf433. PMC 135753. PMID 12136096.
  2. ^ Gelfand MS, Mironov AA, Jomantas J, Kozlov YI, Perumov DA (1999). "A conserved RNA structure element involved in the regulation of bacterial riboflavin synthesis genes". Trends Genet. 15 (11): 439–442. doi:10.1016/S0168-9525(99)01856-9. PMID 10529804.
  3. ^ a b Mironov, AS; Gusarov I; Rafikov R; Lopez LE; Shatalin K; Kreneva RA; Perumov DA; Nudler E (2002). "Sensing small molecules by nascent RNA: a mechanism to control transcription in bacteria". Cell. 111 (5): 747–756. doi:10.1016/S0092-8674(02)01134-0. PMID 12464185. S2CID 16183979.
  4. ^ Wickiser, J. Kenneth; Winkler, Wade C.; Breaker, Ronald R.; Crothers, Donald M. (2005-04-01). "The Speed of RNA Transcription and Metabolite Binding Kinetics Operate an FMN Riboswitch". Molecular Cell. 18 (1): 49–60. doi:10.1016/j.molcel.2005.02.032. ISSN 1097-2765. PMID 15808508.
  5. ^ Winkler, WC; Cohen-Chalamish S; Breaker RR (2002). "An mRNA structure that controls gene expression by binding FMN". Proc Natl Acad Sci USA. 99 (25): 15908–15913. Bibcode:2002PNAS...9915908W. doi:10.1073/pnas.212628899. PMC 138538. PMID 12456892.
  6. ^ a b c d e Serganov, Alexander (25 January 2009). "NIH Library of Medicine". Nature. 458 (7235): 233–237. Bibcode:2009Natur.458..233S. doi:10.1038/nature07642. PMC 3726715. PMID 19169240.
  7. ^ a b Serganov A, Huang L, Patel DJ (2009). "Coenzyme recognition and gene regulation by a flavin mononucleotide riboswitch". Nature. 458 (7235): 233–237. Bibcode:2009Natur.458..233S. doi:10.1038/nature07642. PMC 3726715. PMID 19169240.
  8. ^ Wickiser, J. Kenneth; Winkler, Wade C.; Breaker, Ronald R.; Crothers, Donald M. (2005-04-01). "The Speed of RNA Transcription and Metabolite Binding Kinetics Operate an FMN Riboswitch". Molecular Cell. 18 (1): 49–60. doi:10.1016/j.molcel.2005.02.032. ISSN 1097-2765. PMID 15808508.
  9. ^ a b Pedrolli, Danielle (22 October 2015). "National Library of Medicine". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (45): 14054–14059. doi:10.1073/pnas.1515024112. PMC 4653141. PMID 26494285.

외부 링크

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