푸린리보스위치
Purine riboswitch| 푸린리보스위치 | |
|---|---|
 | |
| 식별자 | |
| 기호. | 푸린 |
| Rfam | RF00167 |
| 기타 데이터 | |
| RNA형 | Cis-reg; 리보스위치 |
| 도메인 | 박테리아 |
| 그렇게 | SO:0000035 |
| PDB 구조 | PDBe |
퓨린 리보스위치는 천연 압타머 [1]도메인을 통해 퓨린 배위자에 선택적으로 결합하는 특정 메신저 RNA(mRNA)의 리보뉴클레오티드 배열이다.이 결합은 하류 유전자의 발현 플랫폼을 드러내거나 번역 종료 스템 [2][3][4]루프를 형성함으로써 번역에 영향을 미칠 수 있는 mRNA의 구조 변화를 일으킨다.이러한 번역 조절의 궁극적인 효과는 종종 자극적인 푸린의 풍부한 양을 관리하기 위한 조치를 취하며 푸린 대사 또는 푸린막 [5]흡수를 촉진하는 단백질을 생성할 수 있다.
바인딩 속성
퓨린 리보스위치는 결합나선 P1과 헤어핀나선 P2 및 P3에 [3]의해 형성된 삼원결합에서 상호작용을 통해 퓨린배위자에 결합한다.퓨린이 이 결합 포켓 내에 있을 때 만드는 결합은 3원 결합을 안정화시키고 mRNA [6]분자의 배위자 결합 배열을 지지한다.퓨린 리보스위치는 5nM의 낮은 농도에서 포화 상태가 될 수 있으며, 이는 퓨린 [7]농도 변화에 신속하고 동적으로 반응하는 유전자 발현 필요성을 반영한다.
퓨린 결합 압타머 도메인은 서로 다른 퓨린 리보스위치 간에 상대적으로 유사하지만, 하나의 결합 포켓은 여전히 높은 선택성을 [7]가진 단일 유형의 퓨린 배위자를 구별할 수 있다.이 감수성에 중요한 것은 리보뉴클레오티드의 2차 구조에서의 단 하나의 차이입니다.압타머 도메인의 위치 74에서 시토신이 유라실로 변환되면 압타머가 구아닌 감수성에서 아데닌 감수성으로 변화하고 [7]그 반대도 마찬가지입니다.이러한 변환은 위치 74의 뉴클레오티드가 결합 포켓에 리간드를 가진 왓슨-크릭 염기쌍에 대한 능력 및 구아닌 또는 아데닌과 [7]수소결합을 우선적으로 하는 시토신 및 우라실 각각의 능력에 기인한다.
아데닌 리보스위치
아데닌 리보스위치는 아데닌을 선택적으로 인식하고 아데닌 결합 압타머 도메인의 위치 74에 우라실 리보뉴클레오티드를 함유한다.이 리보스위치에 대해 더 자주 조사되는 몇 가지 예를 아래에 자세히 설명합니다.
더하다
첨가 유전자는 아데노신 탈아미나제를 암호화하고, 아데닌 리보스위치는 아데닌이 결합 [6]포켓에 존재할 때 유전자의 시작 코돈과 샤인-달가르노 배열을 노출시킨다.이러한 행동은 아데노신 탈아미나아제 번역을 촉진하며, 이러한 방식으로 아데노신 리보스위치는 시스템에 존재하는 아데닌의 양을 조절하는 대사 음성 피드백 메커니즘에 기여한다.
리간드 결합 구조 변화
첨가 아데닌 리보스위치는 아데닌의 [6]존재 하에서 세 가지의 뚜렷한 안정적 형태를 보였다.아데닌에 결합할 때 mRNA 배열은 두 개의 다른 변환 불가능한 배치 사이에서 변환되며, 그 중 하나는 아데닌을 결합 포켓으로 수용하고 아데닌 결합 mRNA [6]형태를 준수할 수 있다.이 3단계 메커니즘은 단일 리간드 결합 상태와 단일 리간드 비결합 상태를 가정하는 리보스위치 작용의 표준 2단계 설명과는 상당히 다르다.이러한 아데닌 리보스위치의 기계적 특이성은 Vibrio vulnificus와 같은 유기체에게 이득이 될 수 있으며, 그들의 다양한 서식지는 다양한 환경 조건에 대한 특히 미묘한 대사 민감성을 필요로 한다.
오른쪽 그림은 비결합 상태(왼쪽, PDB 파일 5e54에서)와 아데닌 결합 상태(오른쪽, PDB 파일 5swe에서)의 공간 채우기 그림을 보여줍니다.분홍색 부분은 결합 형태로 완전한 A형 RNA 나선을 형성하고 노란색 부분은 위치를 이동합니다.
마그네슘과 온도의존성
더 높은 온도에서 결합되지 않은 아데닌 리보스위치의 다른 형태 사이의 변환은 결합 [6]포켓에 아데닌을 받아들일 수 있는 형태를 선호한다.온도가 높을수록 이 결합되지 않은 리보스위치가 아데닌 결합, 시작 시퀀스 노출 [6]배치로 변환되는 것도 선호됩니다.마그네슘 이온의 농도는 이러한 구성 변화 중 후자에만 영향을 미치며 [6]리보스위치와의 아데닌 결합을 선호한다.이러한 효과의 조합은 낮은 온도에서 첨가 유전자의 보다 통제된 번역을 용이하게 합니다: 결합되지 않은 리보스위치의 일부를 가져다가 아데닌과 결합할 수 없게 만드는 것은 [6]마그네슘에 대한 나머지 부분의 민감도를 증가시킵니다.
pbuE
pbuE 유전자는 퓨린 염기 유출 펌프를 암호화한다.pbuE 아데닌 리보스위치에 아데닌의 결합은 유전자 발현 플랫폼에 [3]대한 접근을 차단하던 터미네이터 스템의 구조를 교란시킨다.이런 식으로, 아데닌의 풍부함은 세포에서 아데닌이 유출되는 과정을 촉발시킬 수 있다.
리간드 결합 구조 변화
첨가 아데닌 리보스위치와 달리, pbuE 아데닌 리보스위치는 두 가지 안정된 형태 중 하나로 존재하는 것으로 보인다.아데닌의 결합은 항암제의 형성을 유발하여 [3]전사가 완료되도록 한다.아데닌이 없는 경우 리보스위치의 압타머 도메인은 대신 리보스위치 발현 플랫폼과 관련지어 전사 [3]종료를 초래한다.
구아닌 리보스위치
구아닌 리보스위치는 선택적으로 구아닌을 인식하고 구아닌 결합 압타머 도메인의 위치 74에 시토신 리보뉴클레오티드를 함유한다.이 리보스위치의 가장 빈번하게 조사되는 인스턴스 중 하나가 아래에 자세히 설명되어 있습니다.
xpt
xpt 유전자는 퓨린 대사에 관여하는 특정 크산틴 포스포리보실전달효소 단백질을 코드한다.첨가 유전자 또는 pbuE 유전자와 달리 xpt 구아닌 리보스위치에 대한 리간드 결합은 번역 오프 [8]스위치로 기능한다.xpt 구아닌 리보스위치 압타머는 리보스위치가 마그네슘과 더 쉽게 결합할 수 있도록 하는 방법으로 구아닌에 의해 안정화되며, 이는 xpt 유전자가 [9]번역되지 않도록 mRNA의 접힘을 일으킨다.
실용적 효용
다른 리보스위치처럼 퓨린 리보스위치는 원핵생물 mRNA의 [5]5대 미번역 영역(5' UTR)에서 발견됩니다.이 영역의 기능은 세균 대사에 중요하기 때문에 퓨린 리보스위치는 잠재적으로 유용한 약물 [10]표적이 됩니다.게다가 푸린 리보스위치는 지금까지 비자연 리간드에 반응하기 위해 변이된 유일한 리보스위치이며, 리보스위치를 새로운 유전자 발현 [11]도구로 사용할 수 있는 가능성을 열어준다.
레퍼런스
- ^ Mandal, M; Boese B; Barrick JE; Winkler WC; Breaker RR (2003). "Riboswitches Control Fundamental Biochemical Pathways in Bacillus subtilis and Other Bacteria". Cell. 113 (5): 577–586. doi:10.1016/S0092-8674(03)00391-X. PMID 12787499.
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