PreQ1 리보스위치

PreQ1 riboswitch
PreQ1 리보스위치
RF00522.jpg
PreQ1의 예측된 2차 구조 및 시퀀스 보존
식별자
기호.Q1 이전
RfamRF00522
기타 데이터
RNA형Cis-reg; 리보스위치
도메인박테리아
그렇게SO:0000035
PDB 구조PDBe 2L1V

PreQ-I1 리보스위치는 [1]GTP로부터의 뉴클레오시드 큐오신(Q)의 생합성에 관여하는 유전자의 발현을 조절하는 박테리아에서 동정된 시스 작용 요소이며, PreQ1(Pre-queuosin1)는 큐오신 경로의 중간체이며1, 리보스위치의 일종인 PreQ 리보스위치는 RNA를 결합하는1 요소이다.PreQ1 리보스위치는 다른 리보스위치에 비해 비정상적으로 작은 압타머로 구분됩니다.원자 분해능 3차원 구조는 [2][3]PDB ID 2L1V로 결정되었습니다.

PreQ1 분류

PreQ1 리보스위치에는 PreQ-I1, PreQ-II1 및 PreQ-III의1 3가지 서브카테고리가 있습니다.PreQ-I는1 PreQ-II1 리보스위치 및 PreQ-II1 리보스위치의 구조에 비해 25~45 뉴클레오티드 길이의 [4]뚜렷하게 작은 압타머를 가지고 있다.Lactobacillales에서만 발견되는 PreQ-II1 리보스위치는 PreQ-I1 리보스위치보다 더 크고 복잡한 컨센서스 배열과 구조를 가지고 있으며, 5개의 염기쌍 서브구조를 형성하는 [5]압타머를 구성하는 평균 58개의 뉴클레오티드가 있다.PreQ-II1 리보스위치는 독특한 구조를 가지고 있으며 또한 33~58뉴클레오티드의 크기 범위에서 PreQ-I1 리보스위치보다 압타머 크기가 크다.PreQ-II1 리보스위치에는 리보솜바인딩 사이트(RBS)[6]에 다운스트림 표현 플랫폼을 통합하지 않는 비정형적으로 편성된 의사 노트가 있습니다.

역사

preQ는1 [7]1972년 E.coli의 tRNA의 안티코돈 시퀀스로 처음 발견되었지만, preQ1 리보스위치는 2004년에야[8] 처음 발견되었고 훨씬 [9]나중에 인식되었다.최초로 보고된1 프리Q 리보스위치는 큐오신 [8]생산에 필요한 4개의 유전자를 코드하는 바실러스 서브틸리스 ykvJKLM(QUCDEF) 오퍼론의 리더에 위치했다.이 유기체에서 리보스위치 압타머에 대한 PreQ1 결합은 이들 유전자의 발현을 하향 조절하기 위해 리더 내에서 조기 전사 종료를 유도하는 것으로 생각된다.나중에, 많은 그램 양성 박테리아에서 유전자의 5' UTR에서 보존된 배열로 확인되었고 [9]preQ의1 합성과 관련이 있는 것으로 증명되었다.

2008년에는 Streptoccus pneumniae R6에서 [10]COG4708 RNA 모티브의 대표로서 두 번째 등급의1 PreQ 리보스위치(PreQ1-II 리보스위치)가 발견되었다.PreQ-II1 리보스위치는 또한 퀘오신 생합성 중간체로서도 작용하지만 구조 및 분자 인식 특성은 PreQ1-I 리보스위치와는 구별되어 동일한 대사물을 결합하기 위해 서로 다른 구조를 이용하는 천연 압타머가 [10]현재 알려진 것보다 더 흔할 수 있음을 나타낸다.

구조 및 기능

웹 기반 RNA 구조 소프트웨어를 이용하여 (PDB: 3FU2)에서 얻은 서브틸리스균(Bsu)의 1분기 전 리보스위치의 2차 구조, 비엔나P1 및 P2가 줄기세포 영역이고 L1, L2 및 L3이 루프 영역인 RNA 웹 서비스입니다.이들 2개의 스템과 3개의 루프는 preQ1이 존재하는 경우 H타입 의사노트를 형성합니다.
리간드 프리Q1(주황색으로 표시)의 유무에 따른 프리Q1 리보스위치의 도킹 및 도킹 해제 메커니즘.
bound
free
PreQ1 구조 왼쪽: 자유 구조(PDB: 3Q51) 오른쪽: 결합 구조(PDB: 3Q50).둘 다 기존 결정 구조를 사용하여 PyMOL에 의해 생성됩니다.

PreQ1 리보스위치는 2개의 줄기와 3개의 루프가 있으며, [11]그 상세한 구조는 오른쪽에 표시되어 있습니다.박테리아의 프리Q1 리보스위치 리보스위치의 리보스위칭 작용은 대사물1 프리Q가 압타머 영역에 결합함으로써 조절되며, 이는 하류 유전자 [12]조절을 지배하는 메신저 RNA(mRNA)의 구조적 변화를 일으킨다.프리Q1 리보스위치 구조는 콤팩트한 H형 의사노트를 채택하고 있어 다른 푸린계 [12]리보스위치와는 상당히 다르다.preQ배위자는1 pseudoknot core에 묻히고 나선형 스택 간 인터캘레이션과 헤테로아톰과의 수소결합 상호작용을 통해 안정화된다.preQ1이 없는 경우, P2 테일 영역은 P2 루프 영역으로부터 떨어져 있기 때문에 리보스위치는 언도크(부분 도킹) 상태에 있는 것이 확인되지만, preQ가 리보스위치에1 결합하면 2개의 P2 영역이 가까워져 리보스위치가 완전히 도킹된다.리보스위치의1 도킹 및 도킹 해제 메커니즘은 리보스위치의 농도 변화와 함께 유전자 [11][13]발현을 위한 일반적으로 "ON" 또는 "OFF" 신호로 알려진 유전자 조절의 신호를 제어하는 것으로 관찰된다.도킹 및 도킹 해제 메커니즘은 리간드뿐만 아니라 Mg [14]소금과 같은 다른 요인에도 영향을 받는 것으로 관찰됩니다.다른 리보스위치처럼 프리Q1 리보스위치에 의해 매개되는 가장 일반적인 두 가지 유전자 조절 유형은 전사 감쇠 또는 번역 개시 억제를 통한 것이다.세균의 전사 리보스위치에 대한 리간드 결합은 리보스위치 단위의 구조를 변화시키고, 이는 전사의 감쇠를 일으키는 RNA 중합효소의 활성을 저해한다.마찬가지로 리보스위치에 대한 리간드의 결합은 리보스위치 유닛의 2차 구조에 변형을 일으켜 리보솜 결합을 저해하여 번역 개시를 저해한다.

전사 규제

PreQ1 매개 전사 감쇠는 리보스위치 [11]내의 안티터미네이터 및 터미네이터 헤어핀의 동적 스위칭에 의해 제어됩니다.박테리아의 Bsu(Bacillus subtilis)로부터의 preQ1 리보스위치의 경우 preQ1 첨가에 의해 평형이 터미네이터 [11]형성을 향해 현저하게 이동하기 때문에 항터미네이터는 터미네이터보다 안정성이 저하될 것으로 예측된다.preQ의1 존재 하에서 아데닌 리치 테일 도메인의 3' 말단은 P1 헤어핀 루프의 중심과 짝을 이루어 H형 의사 [11]노트를 형성한다.원어민 mRNA 구조에서 리보스위치의 압타머 영역에 preQ가1 결합하면 RNA 중합효소가 전사를 정지하는 종단자 헤어핀이 형성된다.이 과정은 일반적으로 유전자 발현 또는 전사 [13]종단으로 알려져 있다.

번역 규정

30S 리보솜 서브유닛을 mRNA에서 샤인-달가르노(SD) 배열에 결합함으로써 원핵생물에서의 단백질 번역을 개시하고, mRNA의 샤인-달가르노 배열을 차단하여 번역 조절의 PreQ1 매개 억제를 제어하여 리보솜이 MRNA에 결합하는 것을 방지한다.preQ1을 aptamer 도메인에 결합함으로써 SD 배열의 일부가 aptamer 도메인의 P2 스템에 5' 말단에서 격리되어 SD [11]배열의 접근 불능을 일으킨다.박테리아 Thermoanaerobacter tengcongensis(Tte)의 번역 리보스위치는 preQ가1 없을 때 일시적으로 폐쇄(사전 도킹)되는 반면 preQ가1 있을 때는 완전히 도킹된 상태를 채택한다.이 도킹/도킹 평형은 리간드 농도뿐만 아니라 Mg 소금 [14][15]농도에 의해서도 조절된다.preQ의1 존재 하에서 의사 노트의 형성에 의한 SD 배열의 이용 불능은 번역 리보스위치에서의 유전자 발현의 OFF 조절 또는 번역 개시 억제를 나타낸다.

세균 유전자 조절에서의 생리학적 관련성

TTE1 박테리아의 PreQ 리보스위치 활성은 TTE 1564와 TTE [16]1563인 TTE mRNA의 코딩 영역에 있는 두 단백질의 레벨로 측정할 수 있다.프리Q1 리보스위치의 하류 단백질은 프리Q1 리보스위치의 활성화에 의해 큐인 및 뉴클레오사이드 큐오신을 생합성한다.큐인은 특정 tRNA의 [17]안티코돈 배열에 관여한다.세균에서 초수식 핵염기 큐인은 아스파라긴, 아스파라긴, 히스티딘 및 티로신의 [18]tRNA에서 제1항코돈 위치 또는 워블 위치를 차지한다.박테리아 중 tRNA-구아닌트랜스글리코실라아제(TGT)는 tRNA의 위치 34에 있는 구아닌과 큐인의 첫 번째 애니코돈 위치로의 교환을 [15][16]촉매한다.진핵균은 RNA에 큐인을 포함시키는 반면, 에우박테리아는 preQ를1 포함하며, preQ는 큐인을 [17]생성하기 위해 변형을 거친다.큐오신은 박테리아에서만 생산되기 때문에, 진핵생물들은 그들의 식단에서 큐오신 또는 그것의 핵산염기 큐오인의 공급을 얻거나 그들의 내장 마이크로플로라에서 박테리아를 얻어야 한다.queuine 또는 queuosin 결핍의 의미는 queuosin 변형 tRNA를 만들 수 없으며, 나아가 페닐알라닌을 티로신으로 [19]전환할 수 없다는 것이다.

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레퍼런스

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