WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
РНК-зависимая РНК-полимераза
RNA Replicase structure PDB 3PHU.[1]
Идентификаторы
Шифр КФ 2.7.7.48
Номер CAS 9026-28-2
Базы ферментов
IntEnz IntEnz view
BRENDA BRENDA entry
ExPASy NiceZyme view
MetaCyc metabolic pathway
KEGG KEGG entry
PRIAM profile
PDB structures RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene Ontology AmiGO • EGO
Поиск
PMC статьи
PubMed статьи
NCBI NCBI proteins
CAS 9026-28-2
RNA dependent RNA polymerase
Идентификаторы
Символ RdRP_1
Pfam PF00680
Pfam clan CL0027
SCOP 2jlg
SUPERFAMILY 2jlg
Доступные структуры белков
Pfam структуры
PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum 3D-модель
RNA-directed RNA polymerase, flaviviral
Идентификаторы
Символ RNA_pol_flaviviral
Pfam PF00972
Доступные структуры белков
Pfam структуры
PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum 3D-модель

РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRP от англ. RNA-dependent RNA-polymerase), или РНК репликаза — фермент, катализирующий репликацию РНК (синтез РНК по матрице РНК). Использование РНК в качестве матрицы принципиально отличает РНК репликазу от более распространенной среди современных живых организмов ДНК-зависимой РНК-полимеразы, которая катализирует транскрипцию (синтез РНК с использованием в качестве матрицы ДНК).

РНК-зависимые РНК-полимеразы (RdRp) - важнейшие ферменты, закодированные в геноме всех РНК-содержащих вирусов, жизненный цикл которых протекает без стадии ДНК.[2][3] РНК-зависимая РНК-полимераза катализирует синтез РНК, комплементарной данной РНК-матрице. Процесс репликации РНК включает в себя две стадии. На первой стадии (инициация) начинается синтез РНК на или вблизи 3'-конца РНК-матрицы по праймер-независимому (de novo), или праймер-зависимому механизму (в данном случае в качестве праймера используется вирусный геном-связанный белок (VPg; от англ. viral protein genome-linked). При инициации de novo происходит добавление нуклеозидтрифосфата (НТП) к 3'-OH концу первого, инициирующего нуклеозидтрифосфата. В течение последующей стадии (элонгация) происходит наращивание дочерней РНК в ходе последовательного переноса нуклеозидтрифосфатов, которое завершается созданием комплементарного исходной матрице РНК-продукта.[4][5]

История

Вирусные РНК-зависимые РНК-полимеразы были открыты в начале 1960-х годов в исследованиях группы Mengovirus и вируса полиомиелита. В ранних работах было отмечено, что данные вирусы не чувствительны к актиномицину D, препарату, ингибирующему клеточный ДНК-зависимый синтез РНК (транскрипция). В результате было высказано предположение, что у данных вирусов имеется специфический фермент, катализирующий синтез РНК и использующий непосредственно РНК в качестве матрицы (без формирования ДНК-матрицы).

Наиболее изученный фермент данного класса - это РНК-зависимая РНК-полимераза вируса полиомиелита. Геном вируса образован РНК, которая проникает в клетку путем эндоцитоза, опосредованного узнаванием специальных рецепторов на поверхности клетки. В цитоплазме клетки вирусная РНК может выступать в качестве матрицы для синтеза дочерней РНК. Образовавшиеся дочерние комплементарные цепи также могут служить матрицами для воспроизведения новых вирусных геномов. По окончании воспроизведения геномов происходит их упаковка и высвобождение из клетки. Высвободившиеся дочерние вирионы способны инфицировать новые клетки. Преимуществом данной схемы жизненного цикла является отсутствие стадии вирусной ДНК, благодаря чему репликация вируса осуществляется быстрее. Одновременно с этим отсутствие стадии ДНК может считаться и недостатком, поскольку делает невозможным воспроизведение новых вирионов при разрушении вирусной РНК.

Многие РНК-зависимые РНК-полимеразы тесно ассоциированы с мембранами, что значительно осложняет их выделение и изучение. Самые известные РНК-зависимые РНК-полимеразы - это: 3Dpol вируса полиомиелита, РНК-зависимая РНК-полимераза вируса везикулярного стоматита и NS5B вируса гепатита C.

Многие эукариоты тоже имеют РНК-зависимые РНК-полимеразы, участвующие в РНК-интерференции. У эукариот данные РНК-полимеразы амплифицируют микроРНК, малые временные РНК, образующие двухцепочечные РНК при участии малых интерферирующих РНК в качестве праймеров.[6] Интересно, что данные РНК-зависимые РНК-полимеразы могут использоваться вирусами с целью репликации собственного генетического материала.

РНК-зависимые РНК-полимеразы высоко консервативны среди вирусов и обладают значительной гомологией с теломеразой эукариот, хотя причина такой высокой консервативности у столь разнообразных организмов остается дискуссионной.[7] Схожесть аминокислотных последовательностей этих ферментов привела к предположениям о происхождении теломеразы от РНК-зависимой РНК-полимеразы вирусов, однако данное предположение остается спекулятивным и не имеет точных подтверждений.

Структура

Все РНК-зависимые РНК-полимеразы и многие ДНК-зависимые РНК-полимеразы имеют трехмерную организацию, которая по форме напоминает правую руку, при этом в ней можно выделить следующие домены: ладонь, четыре пальца и большой палец.[8] Только домен ладони, состоящий из четырех-тяжевого антипараллельного бета-листа и двух альфа-спиралей, консервативен у всех ферментов. В РНК-зависимых РНК-полимеразах, домен ладони включает три консервативных мотива (А, B и C). Мотив А (D-х(4,5)-D) и мотив С (GDD) пространственно сближены, а остатки аспарагиновой кислоты этих мотивов связывают Mg2+ и/или Mn2+. Остаток аспарагина в мотиве B участвует в различении рибонуклеоиздтрифосфатов от дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, что обеспечивает синтез РНК, а не ДНК.[9] Доменная организация[10] и 3D-структуры каталитического центра широкого спектра РНК-зависимых РНК-полимераз, даже с низкой общей гомологией остаются консервативны. Каталитический центр формируется из нескольких мотивов, содержащих ряд консервативных аминокислотных остатков.

Классификация

РНК-зависимые РНК-полимеразы можно обнаружить у следующих 4 групп РНК-содержащих вирусов (все РНК-содержащие вирусы без стадии ДНК):

  • Вирусы, содержащие одноцепочечную (+) РНК ((+) ssRNA) или двунитевую РНК (dsRNA), за исключением ретровирусов и Birnaviridae. Сюда относятся семейства: Cystoviridae, Reoviridae, Hypoviridae, Partitiviridae, Totiviridae.
  • Mononegavirales (вирусы с несегментированным геномом из одноцепочечной (-) РНК, (-) ssRNA)
  • Вирусы с сегментированным геномом из одноцепочечной (-) РНК. К данной группе относятся ортомиксовирусы (в том числе вирусы гриппа А, В и С, Thogotoviruses и вирус анемии лосося), Arenaviruses, Bunyaviruses, Hantaviruses, Nairoviruses, Phleboviruses, Tenuiviruses и Tospoviruses.
  • Семейство Birnaviridae геном которых представлен двуцепочечной РНК (dsRNA).

РНК-зависимые РНК-полимеразы в первом из вышеуказанных суперсемейств можно разделить на следующие три подгруппы:

  • Одноцепочечные (+) РНК вирусы эукариот, без стадии ДНК
  • РНК-содержащие бактериофаги. Можно выделить два семейства РНК-содержащих бактериофагов: Leviviridae ((+) ssRNA фаги) и Cystoviridae (dsRNA фаги)
  • Семейство Reoviridae вирусов dsRNA.

У флавивирусов в одноцепочечном РНК геноме закодирован полипротеин, который затем расщепляется на ряд продуктов, одним из которых является NS5. Рекомбинантный белок NS5 из вирус денге типа 1, экспрессировавшийся в кишечной палочке обладает РНК-зависимой РНК-полимеразной активностью. Данная РНК-зависимая РНК-полимераза обладает несколькими регионами и мотивами, гомологичными другим РНК-зависимым РНК-полимеразам.[11]

См. также

Ссылки

  1. ↑ Akutsu, M; Ye, Y; Virdee, S; Chin, JW; Komander, D (February 2011). “Molecular basis for ubiquitin and ISG15 cross-reactivity in viral ovarian tumor domains”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (6): 2228—33. DOI:10.1073/pnas.1015287108. PMC 3038727. PMID 21266548.
  2. ↑ Koonin EV, Gorbalenya AE, Chumakov KM (July 1989). “Tentative identification of RNA-dependent RNA polymerases of dsRNA viruses and their relationship to positive strand RNA viral polymerases”. FEBS Lett. 252 (1—2): 42—6. DOI:10.1016/0014-5793(89)80886-5. PMID 2759231.
  3. ↑ Zanotto PM, Gibbs MJ, Gould EA, Holmes EC (September 1996). “A reevaluation of the higher taxonomy of viruses based on RNA polymerases”. J. Virol. 70 (9): 6083—96. PMC 190630. PMID 8709232.
  4. ↑ Jin, Z; Leveque, V; Ma, H; Johnson, K. A.; Klumpp, K (2012). “Assembly, purification, and pre-steady-state kinetic analysis of active RNA-dependent RNA polymerase elongation complex”. Journal of Biological Chemistry. 287 (13): 10674—83. DOI:10.1074/jbc.M111.325530. PMC 3323022. PMID 22303022.
  5. ↑ Kao CC, Singh P, Ecker DJ (September 2001). “De novo initiation of viral RNA-dependent RNA synthesis”. Virology. 287 (2): 251—60. DOI:10.1006/viro.2001.1039. PMID 11531403.
  6. ↑ Iyer LM, Koonin EV, Aravind L (January 2003). “Evolutionary connection between the catalytic subunits of DNA-dependent RNA polymerases and eukaryotic RNA-dependent RNA polymerases and the origin of RNA polymerases”. BMC Struct. Biol. 3: 1. DOI:10.1186/1472-6807-3-1. PMC 151600. PMID 12553882.
  7. ↑ Suttle CA (September 2005). “Viruses in the sea”. Nature. 437 (7057): 356—61. DOI:10.1038/nature04160. PMID 16163346.
  8. ↑ “Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus”. Structure. 5 (8): 1109—22. August 1997. DOI:10.1016/S0969-2126(97)00261-X. PMID 9309225.
  9. ↑ “Poliovirus RNA-dependent RNA polymerase (3Dpol): structural, biochemical, and biological analysis of conserved structural motifs A and B”. J. Biol. Chem. 275 (33): 25523—32. August 2000. DOI:10.1074/jbc.M002671200. PMID 10827187.
  10. ↑ “Analysis of RNA-dependent RNA polymerase structure and function as guided by known polymerase structures and computer predictions of secondary structure”. Virology. 252 (2): 287—303. December 1998. DOI:10.1006/viro.1998.9463. PMID 9878607.
  11. ↑ “Recombinant dengue type 1 virus NS5 protein expressed in Escherichia coli exhibits RNA-dependent RNA polymerase activity”. Virology. 216 (2): 317—25. February 1996. DOI:10.1006/viro.1996.0067. PMID 8607261.

Внешние ссылки

Эта статья использует текст из общественное достояние Pfam и InterPro IPR000208

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .



Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии