Третичная структура нуклеиновой кислоты

редактировать
Nucleic acid primary structure Nucleic acid secondary structure Nucleic acid double helix Stem-loop Pseudoknot Nucleic acid quaternary structure Изображение выше содержит интерактивные ссылки. Интерактивное изображение из кислотной структуры нуклеиновой (первичный, вторичный, третичный и четвертичный) с помощью спиралей ДНК и примеры из рибозима VS и теломеразы и нуклеосом. ( PDB : ADNA, 1BNA, 4OCB, 4R4V, 1YMO, 1EQZ )

Третичная структура нуклеиновой кислоты представляет собой трехмерную форму полимера нуклеиновой кислоты. Молекулы РНК и ДНК способны выполнять разнообразные функции, от молекулярного распознавания до катализа. Такие функции требуют точной трехмерной третичной структуры. Хотя такие структуры разнообразны и кажутся сложными, они состоят из повторяющихся, легко узнаваемых мотивов третичной структуры, которые служат молекулярными строительными блоками. Некоторые из наиболее распространенных мотивов третичной структуры РНК и ДНК описаны ниже, но эта информация основана на ограниченном количестве решенных структур. Многие другие третичные структурные мотивы будут выявлены по мере того, как будут структурно охарактеризованы новые молекулы РНК и ДНК.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Винтовые конструкции
    • 1.1 Двойная спираль
    • 1.2 Триплексы с большой и малой бороздками
    • 1.3 Квадруплексы
  • 2 Коаксиальный стек
  • 3 Другие мотивы
    • 3.1 Взаимодействие тетрапетля и рецептора
    • 3.2 Мотив ля минор
    • 3.3 Рибозная молния
  • 4 Роль ионов металлов
  • 5 История
  • 6 См. Также
  • 7 ссылки

Винтовые конструкции

Структуры двойных спиралей A-, B- и Z-ДНК.

Двойная спираль

Основная статья: двойная спираль нуклеиновой кислоты

Двойная спираль - это доминирующая третичная структура биологической ДНК, а также возможная структура для РНК. Считается, что в природе встречаются три конформации ДНК: A-ДНК, B-ДНК и Z-ДНК. Считается, что форма "B", описанная Джеймсом Д. Уотсоном и Фрэнсисом Криком, преобладает в клетках. Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик описали эту структуру как двойную спираль с радиусом 10 Å и шагом 34 Å, совершающую один полный оборот вокруг своей оси каждые 10 пар оснований последовательности. Двойная спираль совершает один полный оборот вокруг своей оси через каждые 10,4–10,5 пар оснований в растворе. Эта частота скручивания (известная как шаг спирали) в значительной степени зависит от сил складывания, которые каждое основание оказывает на своих соседей в цепи. Двухспиральная РНК принимает конформацию, аналогичную структуре А-формы.

Возможны другие конформации; фактически, теперь доступны только буквы F, Q, U, V и Y для описания любой новой структуры ДНК, которая может появиться в будущем. Однако большинство этих форм были созданы синтетическим путем и не наблюдались в природных биологических системах.

РНК-триплексы Большая бороздка тройная в интроне группы II у Oceanobacillus Iheyensis. Каждый сложенный слой образован одним триплексом с разной цветовой схемой. Водородные связи между триплексами показаны черными пунктирными линиями. Атомы «N» окрашены в синий цвет, а атомы «O» - в красный. Сверху вниз слева находятся остатки G288, C289 и C377. Изображение крупным планом триплекса большой бороздки U114: A175-U101 (основание Хугстина), образованного в псевдониме дикого типа теломеразной РНК человека. Водородные связи показаны черными пунктирными линиями. Атомы «N» окрашены в синий цвет, а атомы «o» - в красный.

Триплексы с большой и малой бороздками

Триплекс малой бороздки является повсеместным структурным мотивом РНК. Поскольку взаимодействия с малой бороздкой часто опосредуются 2'-OH рибозного сахара, этот мотив РНК сильно отличается от своего ДНК- эквивалента. Наиболее распространенным примером тройной малой бороздки является мотив A-minor или вставка аденозиновых оснований в малую бороздку (см. Выше). Однако этот мотив не ограничен аденозинами, поскольку другие азотистые основания также наблюдались для взаимодействия с малой бороздкой РНК.

Малая канавка представляет собой почти идеальное дополнение для вставной базы. Это обеспечивает оптимальные контакты Ван-дер-Ваальса, обширные водородные связи и захоронение гидрофобной поверхности, а также создает высокоэнергетически выгодное взаимодействие. Поскольку тройки малых бороздок способны стабильно упаковывать свободную петлю и спираль, они являются ключевыми элементами в структуре больших рибонуклеотидов, включая интрон группы I, интрон группы II и рибосому.

Квадруплексы Вверху: Типичная кольцевая структура парного G-квартета Хугстина. Вверху: квадруплекс в кристаллической структуре аптамера РНК малахитового зеленого. G29 участвует в образовании большой канавки, малой канавки и водородной связи Уотсона-Крика с тремя другими основаниями.

Хотя большая бороздка стандартной A-формы РНК довольно узкая и поэтому менее доступна для триплексного взаимодействия, чем малая бороздка, триплексные взаимодействия большой бороздки могут наблюдаться в нескольких структурах РНК. Эти структуры состоят из нескольких комбинаций пар оснований и взаимодействий Хугстина. Например, триплекс GGC (GGC амино (N-2) -N-7, иминокарбонил, карбониламино (N-4); Watson-Crick), наблюдаемый в рибосоме 50S, состоящей из GC типа Уотсона-Крика. пара и входящий G, который формирует псевдо-хугстиновскую сеть взаимодействий водородных связей между обоими основаниями, участвующими в каноническом спаривании. Другие известные примеры триплексов с большими бороздками включают (i) каталитическое ядро интрона группы II, показанное на рисунке слева (ii) каталитически существенную тройную спираль, наблюдаемую в теломеразной РНК человека (iii) рибопереключатель SAM-II и (iv) элемент для ядерной экспрессии (ENE), который действует как элемент стабилизации РНК за счет образования тройной спирали с поли (A) хвостом.

Трехцепочечная ДНК также возможна из Hoogsteen или обращенных Hoogsteen водородных связей в большой бороздке B-формы ДНК.

Квадруплексы

Помимо двойных спиралей и вышеупомянутых триплексов, РНК и ДНК могут также образовывать четверные спирали. Существуют различные структуры квадруплексов оснований РНК. Четыре последовательных остатка гуанина могут образовывать квадруплекс в РНК за счет водородных связей Хугстина с образованием «кольца Хугстина» (см. Рисунок). Пары GC и AU также могут образовывать базовый квадруплекс с комбинацией спаривания Уотсона-Крика и неканонического спаривания в малой бороздке.

Ядро аптамера малахитового зеленого также представляет собой своего рода базовый квадруплекс с другим рисунком водородных связей (см. Рисунок). Квадруплекс может повторяться несколько раз подряд, образуя чрезвычайно стабильную структуру.

Уникальная структура квадруплексных областей в РНК может выполнять различные функции в биологической системе. Две важные функции - это потенциал связывания с лигандами или белками и его способность стабилизировать всю третичную структуру ДНК или РНК. Сильная структура может ингибировать или модулировать транскрипцию и репликацию, например, в теломерах хромосом и UTR мРНК. Идентичность основания важна для связывания лиганда. G-квартет обычно связывает одновалентные катионы, такие как калий, в то время как другие основания могут связывать множество других лигандов, таких как гипоксантин, в квадруплексе UUCU.

Наряду с этими функциями G-квадруплекс в мРНК вокруг участков связывания рибосом может служить регулятором экспрессии генов у бактерий. Возможно, существуют более интересные структуры и функции, которые еще предстоит открыть in vivo.

Коаксиальный стек

Вторичная (вставка) и третичная структура тРНК, демонстрирующая коаксиальный стэкинг.

Коаксиальная укладка, также известная как спиральная укладка, является основным фактором, определяющим третичную структуру РНК более высокого порядка. Коаксиальный стэкинг происходит, когда два дуплекса РНК образуют непрерывную спираль, которая стабилизируется за счет стэкинга оснований на границе раздела двух спиралей. Коаксиальная укладка отмечена в кристаллической структуре tRNAPhe. Совсем недавно коаксиальный стэкинг наблюдали в структурах более высокого порядка многих рибозимов, включая многие формы самосплайсинговых интронов группы I и группы II. Общие мотивы коаксиального наложения включают взаимодействие петли поцелуя и псевдоузел. Стабильность этих взаимодействий можно предсказать, адаптировав «правила Тернера».

В 1994 году Вальтер и Тернер определил свободные вклады энергии ближайших соседних штабелирования взаимодействий внутри интерфейса спираль-спирали с использованием модели системы, которая создала интерфейс спираль-спираль между короткой олигомера и четырех- нуклеотидной свеса на конце шпильки стебель. Их эксперименты подтвердили, что термодинамический вклад укладки оснований между двумя спиральными вторичными структурами близко имитирует термодинамику образования стандартного дуплекса (взаимодействия ближайших соседей предсказывают термодинамическую стабильность полученной спирали). Относительная стабильность взаимодействий ближайших соседей может использоваться для прогнозирования благоприятного коаксиального стэкинга на основе известной вторичной структуры. Уолтер и Тернер обнаружили, что в среднем предсказание структуры РНК улучшилось с 67% до 74% точности, когда были включены вклады коаксиального стекирования.

Наиболее хорошо изученные третичные структуры РНК содержат примеры коаксиального стэкинга. Некоторыми яркими примерами являются тРНК-Phe, интроны группы I, интроны группы II и рибосомные РНК. Кристаллические структуры тРНК выявили присутствие двух протяженных спиралей, которые являются результатом коаксиального стэкинга акцепторного стержня аминокислоты с Т-плечом и стэкинга D- и антикодонного плеч. Эти взаимодействия внутри тРНК ориентируют ножку антикодона перпендикулярно аминокислотной ножке, что приводит к функциональной L-образной третичной структуре. Было показано, что в интронах группы I спирали P4 и P6 коаксиально укладываются в стопку с использованием комбинации биохимических и кристаллографических методов. Кристаллическая структура P456 предоставила подробное представление о том, как коаксиальная укладка стабилизирует упаковку спиралей РНК в третичные структуры. В интроне группы II самосплайсинга из Oceanobacillus iheyensis стебли IA и IB коаксиально штабелируются и вносят вклад в относительную ориентацию составляющих спиралей пятистороннего соединения. Эта ориентация способствует правильному сворачиванию активного центра функционального рибозима. Рибосома содержит множество примеров коаксиального стэкинга, включая стэкированные сегменты длиной до 70 п.н.

формирование псевдоузла при соосном наложении двух спиралей

Два распространенных мотива, использующих коаксиальную укладку, - это петли для поцелуев и псевдоузлы. При взаимодействии целующейся петли области одноцепочечной петли двух шпилек взаимодействуют посредством спаривания оснований, образуя составную, коаксиально уложенную спиралью. Примечательно, что эта структура позволяет всем нуклеотидам в каждой петле участвовать во взаимодействиях спаривания оснований и стэкинга. Этот мотив был визуализирован и изучен с помощью анализа ЯМР Ли и Кротерс. Мотив псевдоузла возникает, когда одноцепочечный участок петли шпильки спаривается с последовательностью, расположенной выше или ниже в одной и той же цепи РНК. Две результирующие дуплексные области часто накладываются друг на друга, образуя стабильную коаксиально уложенную составную спираль. Одним из примеров мотива псевдоузла является высокостабильный рибозим вируса гепатита Дельта, в котором остов имеет общую топологию двойного псевдоузла.

Эффект, подобный коаксиальному наложению, наблюдался в рационально разработанных структурах ДНК. Структуры ДНК-оригами содержат большое количество двойных спиралей с открытыми тупыми концами. Было обнаружено, что эти структуры слипались по краям, которые содержали эти открытые тупые концы, из-за гидрофобных взаимодействий при наложении стопки.

Другие мотивы

Взаимодействие тетрапетля и рецептора

Палка - представление тетрапетли GAAA - пример из семейства тетрапетл GNRA.

Взаимодействия тетрапетли и рецептора сочетают в себе спаривание оснований и взаимодействия стэкинга между петлевыми нуклеотидами мотива тетрапетли и рецепторным мотивом, расположенным в дуплексе РНК, создавая третичный контакт, который стабилизирует глобальную третичную складку молекулы РНК. Тетрапетли также являются возможными структурами в дуплексах ДНК.

Стеблевые петли могут сильно различаться по размеру и последовательности, но тетрапетли из четырех нуклеотидов очень распространены и обычно относятся к одной из трех категорий в зависимости от последовательности. Эти три семейства представляют собой тетрапетли CUYG, UNCG и GNRA (см. Рисунок справа). В каждом из этих семейств тетрапетлей второй и третий нуклеотиды образуют виток в цепи РНК, а пара оснований между первым и четвертым нуклеотидами стабилизирует структуру стержневой петли. В целом было определено, что стабильность тетрапетли зависит от состава оснований внутри петли и от состава этой «замыкающей пары оснований». Семейство тетрапетлей GNRA наиболее часто встречается во взаимодействиях тетрапетлей и рецепторов. Кроме того, известно, что тетрапетли UMAC являются альтернативными версиями петель GNRA, оба имеют сходные опорные структуры; несмотря на сходство, они отличаются возможными дальнодействующими взаимодействиями, на которые они способны.

GAAA Tetraloop and Receptor: Палочка представляет тетрапетлю (желтый) и ее рецептор, показывая пары оснований Уотсона-Крика и Хугстина.

«Мотивы рецептора тетрапетли» представляют собой дальнодействующие третичные взаимодействия, состоящие из водородных связей между основаниями в тетрапетле и последовательностями стволовой петли в дистальных участках вторичной структуры РНК. Помимо водородных связей, стэкинг-взаимодействия являются важным компонентом этих третичных взаимодействий. Например, во взаимодействиях GNRA-тетрапетля второй нуклеотид тетрапетли укладывается непосредственно на мотив A-платформы (см. Выше) внутри рецептора. Последовательность тетрапетли и ее рецептора часто коварифицируется, так что один и тот же тип третичного контакта может быть установлен с разными изоформами тетрапетли и его родственного рецептора.

Например, интрон группы I самосплайсинга зависит от мотивов рецептора тетрапетли для своей структуры и функции. В частности, три остатка аденина канонического мотива GAAA укладываются на вершину спирали рецептора и образуют множественные стабилизирующие водородные связи с рецептором. Первый аденин последовательности GAAA образует тройную пару оснований с основаниями AU рецептора. Второй аденин стабилизируется водородными связями с тем же уридином, а также через его 2'-OH с рецептором и через взаимодействия с гуанином тетрапетли GAAA. Третий аденин образует тройную пару оснований.

Мотив ля минор

Взаимодействия ля минор Взаимодействие A-минорного типа I: взаимодействия типа I являются наиболее распространенными и сильнейшими взаимодействиями A-минор, поскольку они включают многочисленные водородные связи и скрывают входящее основание A в малой бороздке. Взаимодействие типа II A-минор: взаимодействия типа II включают 2'-OH группу и N3 аденозина. Аденозин взаимодействует с 2'-ОН группой цитозина в малой бороздке. Сила этого взаимодействия порядка взаимодействия типа I.

Мотив A-минор является повсеместным мотивом третичной структуры РНК. Он образуется путем вставки неспаренного нуклеозида в малую бороздку дуплекса РНК. Таким образом, это пример тройной малой канавки. Хотя гуанозин, цитозин и уридин также могут образовывать тройные взаимодействия малых бороздок, взаимодействия аденина с малыми бороздками очень распространены. В случае аденина край N1-C2-N3 вставляемого основания образует водородные связи с одним или обоими 2'-OH дуплекса, а также с основаниями дуплекса (см. Рисунок: A-минорные взаимодействия). Дуплекс хоста часто является базовой парой GC.

A-минорные мотивы были разделены на четыре класса, от 0 до III, на основании положения вставляющего основания относительно двух 2'-OH пары оснований Уотсона-Крика. В минорных мотивах A типов I и II, N3 аденина вставлен глубоко в малую бороздку дуплекса (см. Рисунок: второстепенные взаимодействия - взаимодействие типа II), и существует хорошая комплементарность формы с парой оснований. В отличие от типов 0 и III, взаимодействия типов I и II специфичны для аденина из-за взаимодействий водородных связей. При взаимодействии типа III как O2 ', так и N3 вставляющей основы менее тесно связаны с малой бороздкой дуплекса. Мотивы типов 0 и III более слабые и неспецифические, потому что они опосредуются взаимодействиями с одним 2'-OH (см. Рисунок: A-минорные взаимодействия - взаимодействия типа 0 и типа III).

A-минорный мотив является одним из наиболее распространенных структурных мотивов РНК в рибосоме, где он способствует связыванию тРНК с субъединицей 23S. Чаще всего они стабилизируют дуплексные взаимодействия РНК в петлях и спиралях, например, в ядре интронов группы II.

Интересным примером A-minor является его роль в распознавании антикодонов. Рибосома должна различать правильные и неправильные пары кодон-антикодон. Частично это происходит за счет введения оснований аденина в малую бороздку. Неправильные пары кодон-антикодон будут иметь искаженную спиральную геометрию, что не позволит взаимодействию A-минор стабилизировать связывание и увеличит скорость диссоциации неправильной тРНК.

Анализ A-минорных мотивов в 23S рибосомной РНК выявил иерархическую сеть структурных зависимостей, предположительно связанных с эволюцией рибосом и порядком событий, которые привели к развитию современной большой субъединицы бактерий.

Сообщается, что A-минорный мотив и его новый подкласс, WC / H A-минорные взаимодействия, укрепляют другие третичные структуры РНК, такие как тройные спирали с большими бороздками, идентифицированные в элементах стабилизации РНК.

Застежка-молния из рибозы

Рибозные молнии: вид на каноническую рибозную молнию между двумя остовами РНК.

Рибозная застежка-молния - это третичный структурный элемент РНК, в котором две цепи РНК удерживаются вместе за счет взаимодействий водородных связей с участием 2'OH сахаров рибозы на разных цепях. 2'OH может вести себя как донор, так и акцептор водородных связей, что позволяет образовывать раздвоенные водородные связи с другим 2'OH.

Сообщалось о многочисленных формах рибозной застежки-молнии, но общий тип включает четыре водородные связи между 2'-ОН группами двух соседних сахаров. Застежки-молнии из рибозы обычно образуют массивы, которые стабилизируют взаимодействия между отдельными цепями РНК. Рибозные молнии часто наблюдаются как взаимодействия стебля и петли с очень низкой специфичностью последовательности. Однако в малых и больших рибосомных субъединицах существует склонность к рибозным застежкам последовательности CC / AA - двум цитозинам на первой цепи, связанным с двумя аденинами на второй цепи.

Роль ионов металлов

Связывание ионов металлов в интроне I группы PDB визуализация координации магния во внутренней сфере интрона группы I. Два красных шара указывают на ионы магния, а пунктирные линии, идущие от ионов, указывают на координацию с соответствующими группами нуклеотидов. Схема цветовой кодировки следующая: зеленый = углерод, оранжевый = фосфат, розовый = кислород, синий = азот. PDB-визуализация связывающего кармана P5c интрона группы 1, демонстрирующая внешнесферную координацию. Здесь шесть аминов гексамина осмия (III) выполняют роль, обычно выполняемую молекулами воды, и опосредуют взаимодействие иона с большой бороздкой. Координация через водородные связи обозначена пунктирными линиями, осмий выделен розовым цветом, все остальные цвета такие же, как указано выше.

Функциональные РНК часто представляют собой свернутые, стабильные молекулы трехмерной формы, а не гибкие линейные цепи. Катионы необходимы для термодинамической стабилизации третичных структур РНК. Катионы металлов, связывающие РНК, могут быть одновалентными, двухвалентными или трехвалентными. Калий (K +) - это обычный одновалентный ион, связывающий РНК. Обычным двухвалентным ионом, связывающим РНК, является магний (Mg 2+). Было обнаружено, что другие ионы, включая натрий (Na +), кальций (Ca 2+) и марганец (Mn 2+), связывают РНК in vivo и in vitro. Многовалентные органические катионы, такие как спермидин или спермин, также обнаруживаются в клетках, и они вносят важный вклад в укладку РНК. Трехвалентные ионы, такие как гексамин кобальта, или ионы лантаноидов, такие как тербий (Tb 3+), являются полезными экспериментальными инструментами для изучения связывания металлов с РНК.

Ион металла может взаимодействовать с РНК множеством способов. Ион может диффузно связываться с основной цепью РНК, экранируя в противном случае неблагоприятные электростатические взаимодействия. Экранирование заряда часто осуществляется одновалентными ионами. Связанные с сайтом ионы стабилизируют определенные элементы третичной структуры РНК. Связанные с сайтом взаимодействия можно подразделить на две категории в зависимости от того, опосредует ли вода связывание металла. Взаимодействия «внешней сферы» опосредуются молекулами воды, окружающими ион металла. Например, гексагидрат магния взаимодействует с конкретными мотивами третичной структуры РНК и стабилизирует их посредством взаимодействия с гуанозином в большой бороздке. И наоборот, взаимодействия «внутренней сферы» напрямую опосредуются ионом металла. РНК часто складывается в несколько стадий, и эти стадии могут быть стабилизированы различными типами катионов. На ранних стадиях РНК образует вторичные структуры, стабилизированные за счет связывания одновалентных катионов, двухвалентных катионов и полианионных аминов с целью нейтрализации полианионного остова. Более поздние стадии этого процесса включают образование третичной структуры РНК, которая стабилизируется почти в основном за счет связывания двухвалентных ионов, таких как магний, с возможным вкладом связывания калия.

Сайты связывания металлов часто локализуются в глубоких и узких больших бороздках дуплекса РНК, координируя их с краями Хугстина пуринов. В частности, катионы металлов стабилизируют участки скручивания основной цепи, где плотная упаковка фосфатов приводит к образованию области плотного отрицательного заряда. В дуплексах РНК есть несколько мотивов связывания ионов металлов, которые были идентифицированы в кристаллических структурах. Например, в домене P4-P6 интрона группы I Tetrahymena thermophila несколько сайтов связывания ионов состоят из тандемных пар колебаний GU и несовпадений тандемных GA, в которых двухвалентные катионы взаимодействуют с хугстиновым краем гуанозина через O6 и N7. Другой ион-связывающий мотив в интроне группы I Tetrahymena - это мотив платформы AA, в котором последовательные аденозины в одной и той же цепи РНК образуют неканоническую пару псевдоснований. В отличие от тандемного мотива GU, мотив платформы AA связывается преимущественно с одновалентными катионами. Во многих из этих мотивов отсутствие одновалентных или двухвалентных катионов приводит либо к большей гибкости, либо к потере третичной структуры.

Было обнаружено, что ионы двухвалентных металлов, особенно магния, важны для структуры соединений ДНК, таких как промежуточное соединение Холлидея при генетической рекомбинации. Ион магния экранирует отрицательно заряженные фосфатные группы в соединении и позволяет им располагаться ближе друг к другу, позволяя складывать конформацию, а не конформацию без стопки. Магний жизненно важен для стабилизации таких соединений в искусственно созданных структурах, используемых в нанотехнологиях ДНК, таких как мотив двойного кроссовера.

История

Основная статья: История молекулярной биологии

Самые ранние работы в области структурной биологии РНК более или менее совпадали с работами, проводившимися в области ДНК в начале 1950-х годов. В своей основополагающей статье 1953 года Уотсон и Крик предположили, что скопление ван-дер-Ваальса группой 2`OH рибозы не позволит РНК принять двойную спиральную структуру, идентичную предложенной ими модели - то, что мы теперь знаем как B-форму ДНК. Это вызвало вопросы о трехмерной структуре РНК: может ли эта молекула образовывать какой-то тип спиральной структуры, и если да, то как?

В середине 1960-х годов интенсивно изучалась роль тРНК в синтезе белка. В 1965 году Холли и др. очистил и секвенировал первую молекулу тРНК, первоначально предполагая, что она приняла структуру клеверного листа, основанную в значительной степени на способности определенных участков молекулы образовывать структуры петли стебля. Выделение тРНК оказалось первой крупной удачей в структурной биологии РНК. В 1971 году Ким и др. совершил еще один прорыв, создав кристаллы дрожжевой тРНК PHE, которые дифрагировали до разрешения 2-3 Ангстремов, с помощью спермина, природного полиамина, который связывается с тРНК и стабилизирует ее.

В течение значительного времени после появления первых структур тРНК область структуры РНК не претерпевала значительных успехов. Возможность изучения структуры РНК зависела от возможности выделить РНК-мишень. Это оказалось ограничивающим поле в течение многих лет, отчасти потому, что другие известные мишени - например, рибосомы - было значительно труднее изолировать и кристаллизовать. Таким образом, в течение примерно двадцати лет после первоначальной публикации структуры тРНК PHE были решены структуры только нескольких других РНК-мишеней, причем почти все они принадлежали семейству транспортной РНК.

Этот досадный недостаток возможностей в конечном итоге будет преодолен в значительной степени благодаря двум основным достижениям в исследованиях нуклеиновых кислот: идентификации рибозимов и способности продуцировать их посредством транскрипции in vitro. После публикации Тома Чеха о причастности Tetrahymena группы I интронов в качестве аутокаталитическое рибозима, и отчет Сидни Алтмэна катализа рибонуклеазы P РНК, некоторые другие каталитические РНК были определены в конце 1980 - х годов, в том числе и молота рибозима. В 1994 году McKay et al. опубликовали структуру «комплекса РНК-ДНК-рибозим-ингибитор в форме головки молотка» с разрешением 2,6 Ангстрема, в котором автокаталитическая активность рибозима была нарушена посредством связывания с субстратом ДНК. В дополнение к успехам, достигнутым в определении глобальной структуры с помощью кристаллографии, в начале 1990-х годов также была внедрена реализация ЯМР как мощного метода в структурной биологии РНК. Подобные исследования позволили более точно охарактеризовать взаимодействия спаривания оснований и стэкинга оснований, которые стабилизировали глобальные складки больших молекул РНК.

Возрождение структурной биологии РНК в середине 1990-х годов вызвало настоящий взрыв в области структурных исследований нуклеиновых кислот. С момента публикации структур «головка молота» и «P 4-6» в эту область был внесен значительный вклад. Некоторые из наиболее примечательных примеров включают структуры интронов Группы I и Группы II и рибосомы. Первые три структуры были получены с использованием транскрипции in vitro, и этот ЯМР сыграл роль в исследовании частичных компонентов всех четырех структур, что свидетельствует о незаменимости обоих методов для исследования РНК. Нобелевская премия по химии 2009 г. была присуждена Аде Йонат, Венкатраману Рамакришнану и Томасу Стейтцу за их структурную работу над рибосомой, продемонстрировав выдающуюся роль структурной биологии РНК в современной молекулярной биологии.

Смотрите также

использованная литература

Последняя правка сделана 2023-04-13 08:52:55
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте