ピストル型リボザイムは、特定の部位で自身の切断を触媒するRNA構造です。言い換えれば、自己切断型リボザイムです。ピストル型リボザイムは比較ゲノム解析によって発見されました。[1] その後の生化学的解析により、リボザイムのさらなる生化学的特性が明らかになりました。[2]この理解は、ピストル型リボザイムの原子分解能結晶構造の解明によってさらに深まりました。[3]
発見
ピストル リボザイムは、バイオインフォマティクス戦略によって、ツイスター リボザイムおよびハンマーヘッド リボザイムに関連する遺伝子に関連する RNA ( RAGATH)として発見されました。
物理的特性
リボザイム関連遺伝子クラスと細菌DNA配列から抽出した501のユニークなピストルリボザイムサンプルの比較分析を行い、ピストルリボザイムの物理的特性に関するコンセンサスを得た。
シーケンス
多くのピストル型リボザイムにおいて、高度に保存されている10個のヌクレオチドが発見されました。G5、A19、A20、A21、A31、A32、A33、G40、C41、G42です。これらのヌクレオチドのいずれかに変異が生じると、二次構造が破壊され、触媒能も低下します。切断可能な結合は、P2とP3を繋ぐ接合部に位置するG53-U54間にあることも判明しました。これらの2つのヌクレオチドの正体は変化する可能性がありますが、接合部の長さは高度に保存されています。[2]
二次構造
ピストルリボザイムの二次構造は高度に保存されていることが観察された。ワトソン・クリック型塩基対を形成する3つのステム（P1、P2、P3）が存在し、これらはすべてループで連結されている。P1のループとP2とP3を繋ぐジャンクションの間には、シュードノット相互作用が存在する。[2]
触媒活性
機構
ピストル型リボザイムの反応機構は、自己切断反応の生成物の同定を通じて推定された。質量分析により、生成物には5'-ヒドロキシル基と2',3'-環状リン酸基が含まれていることが明らかになった。反応機構は、G53とU54を結ぶリン酸結合に対するG53の2'-OH求核攻撃によるものと結論付けられた。この過程には、三方両錐形の五配位リン中心が関与している。G40のN1は一般的な塩基として作用し、G53の求核剤である2'-OHを活性化する。G32は一般的な酸として作用し、中間体で発生する負電荷を中和する。[2]
運動学
生理的pHおよびマグネシウムイオン濃度下では、ピストルリボザイム自己切断反応の速度定数は10分-1以上であることが観察された。最適条件（pH = 7.0 - 9.0、マグネシウム濃度50 mM以上）下では、速度定数は100分-1以上であることが検出された。マグネシウム濃度が増加すると反応速度は増加するが、50 mM付近でプラトーに達する。[2]
金属イオン特異性
マグネシウム、マンガン、カルシウム、コバルト、ニッケル、カドミウム、バリウム、ナトリウム、リチウムといった様々な一価および二価金属イオン0.1 mM存在下で自己切断反応が観察された。これは、ピストルリボザイムが触媒に必要な金属イオンに対して特異性を持たないことを示唆している。[2]
参考文献
- ^ Weinberg Z, Kim PB, Chen TH, Li S, Harris KA, Lünse CE, Breaker RR (2015). 「比較ゲノミクス解析により明らかになった自己切断型リボザイムの新クラス」Nat. Chem. Biol . 11 (8): 606–10 . doi :10.1038/nchembio.1846. PMC 4509812. PMID 26167874 .
- ^ abcdef Harris KA, Lünse CE, Li S, Brewer KI, Breaker RR (2015). 「ピストル型自己切断リボザイムの生化学分析」. RNA . 21 (11): 1852–8 . doi :10.1261/rna.052514.115. PMC 4604425. PMID 26385507 .
- ^ Ren A, Vušurović N, Gebetsberger J, Gao P, Juen M, Kreutz C, Micura R, Patel DJ (2016). 「ピストルリボザイムは擬似ノット構造を採用し、部位特異的なインライン切断を促進する」Nat. Chem. Biol . 12 (9): 702– 8. doi :10.1038/nchembio.2125. PMC 4990474. PMID 27398999 .
