Enzima de taponamiento - Capping enzyme
| ARNm guanililtransferasa | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| CE no. | 2.7.7.50 | ||||||||
| No CAS. | 56941-23-2 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada BRENDA | ||||||||
| FÁCIL | NiceZyme vista | ||||||||
| KEGG | Entrada KEGG | ||||||||
| MetaCyc | camino metabólico | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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Una enzima de protección (CE) es una enzima que cataliza la unión de la capa 5 ' a las moléculas de ARN mensajero que están en proceso de sintetizarse en el núcleo celular durante las primeras etapas de la expresión génica . La adición de la tapa se produce de forma cotranscripcional , después de que la molécula de ARN en crecimiento contenga tan solo 25 nucleótidos . La reacción enzimática es catalizada específicamente por el dominio carboxilo terminal fosforilado (CTD) de la ARN polimerasa II . Por lo tanto, la tapa 5 'es específica de los ARN sintetizados por esta polimerasa en lugar de los sintetizados por la ARN polimerasa I o la ARN polimerasa III . El pre-ARNm sufre una serie de modificaciones: taponamiento 5 ', empalme y poliadenilación 3' antes de convertirse en ARNm maduro que sale del núcleo para traducirse en proteínas funcionales y el taponamiento del extremo 5 'es la primera de estas modificaciones. Tres enzimas, ARN trifosfatasa , guanililtransferasa (o CE) y metiltransferasa están involucradas en la adición de la tapa 5 'metilada al ARNm.
Formación de la tapa
El taponamiento es un proceso de tres pasos que utiliza las enzimas ARN trifosfatasa, guanililtransferasa y metiltransferasa. A través de una serie de tres pasos, la tapa se agrega al grupo hidroxilo 5 'del primer nucleótido de la cadena de ARNm en crecimiento mientras la transcripción aún se está produciendo. Primero, el ARN 5 'trifosfatasa hidroliza el grupo trifosfato 5' para producir ARN difosfato. Luego, la adición de GMP por la guanililtransferasa produce la capa de guanosina . Por último, la ARN metiltransferasa transfiere un grupo metilo a la capa de guanosina para producir la capa de 7-metilguanosina que se une al extremo 5 'de la transcripción. Estas tres enzimas, llamadas colectivamente enzimas de protección, solo pueden catalizar sus respectivas reacciones cuando se unen a la ARN polimerasa II, una enzima necesaria para la transcripción del ADN en pre-ARNm. Cuando se logra este complejo de ARN polimerasa II y las enzimas de protección, las enzimas de protección pueden agregar la capa al ARNm mientras es producido por la ARN polimerasa II.
Función
El ARN eucariota debe sufrir una serie de modificaciones para ser exportado desde el núcleo y traducido exitosamente a proteínas funcionales, muchas de las cuales dependen de la protección del ARNm, la primera modificación del ARNm que tiene lugar. El taponamiento 5 'es esencial para la estabilidad del ARNm, mejorando el procesamiento del ARNm, la exportación y la traducción del ARNm. Después de un taponamiento exitoso, un evento de fosforilación adicional inicia el reclutamiento de la maquinaria necesaria para el corte y empalme del ARN, un proceso por el cual se eliminan los intrones para producir un ARNm maduro. La adición de la tapa al ARNm confiere protección al transcrito de exonucleasas que degradan el ARN no protegido y ayudan en el proceso de transporte de exportación nuclear para que el ARNm pueda traducirse para formar proteínas. La función de la tapa 5 'es esencial para la máxima expresión del ARN.
Estructura
La enzima de protección es parte de la superfamilia de nucleotidil transferasas covalentes , que también incluye ADN ligasas y ARN ligasas . Las enzimas de esta superfamilia comparten las siguientes similitudes:
- Regiones conservadas conocidas como motivos I, II, III, IIIa, IV, V y VI, que están dispuestos en el mismo orden y espaciado similar
- Un motivo que contiene lisina KxDG (motivo I)
- Un intermedio de lisil-NMP covalente
La enzima de protección se compone de dos dominios , un dominio de nucleotidil transferasa (NTasa) y un dominio de unión de oligonucleótidos (OB) C-terminal. El dominio NTasa, conservado en las enzimas de protección, ADN y ARN ligasas, está formado por 5 motivos, I, III, IIIa, IV y V. El motivo I o KxDG es el sitio activo donde se encuentra el intermedio covalente (lisil) -N-GMP. formado. Tanto los dominios NTasa como OB sufren cambios conformacionales que ayudan en la reacción de protección.
Las enzimas protectoras se encuentran en el núcleo de las células eucariotas . Dependiendo del organismo, la enzima de protección es un polipéptido monofuncional o bifuncional . Las guanililtransferasas (Ceg1) de Saccharomyces cerevisiae están codificadas por el gen CEG1 y están compuestas por 459 aminoácidos (53 kD). La ARN trifosfatasa (Cet1) es un polipéptido separado de 549 aminoácidos (80 kD), codificado por el gen CET1 . La enzima de protección humana es un ejemplo de un polipéptido bifuncional, que tiene dominios tanto trifosfatasa (N-terminal) como guanililtransferasa (C-terminal). El dominio guanililtransferasa de ARNm humano de la enzima de protección está compuesto por siete hélices y quince hebras β que se agrupan en tres, cinco y siete hebras, dispuestas como láminas β antiparalelas . La estructura de la enzima tiene tres subdominios denominados bisagra, base y tapa. El sitio de unión de GTP se encuentra entre la bisagra y el dominio de base. El dominio de la tapa determina la conformación de la hendidura del sitio activo , que consiste en el sitio de unión de GTP, la lisina que une la fosfoamida y los residuos circundantes. El dominio de guanililtransferasa está unido al dominio de trifosfatasa a través de una estructura de bucle flexible de 25 aminoácidos.
Impacto de la actividad de la enzima
El empalme depende de la presencia de la capa de 7-metilguanosina. Un defecto en el empalme puede ocurrir como resultado de mutaciones en la guaniltransferasa, que pueden inhibir la actividad enzimática, previniendo la formación de la tapa. Sin embargo, la gravedad del efecto depende de la mutación de la guanililtransferasa. Además, la guanililtransferasa alivia la represión transcripcional mediada por NELF . NELF junto con DSIF previene el alargamiento de la transcripción. Por tanto, las mutaciones en la enzima pueden afectar el alargamiento de la transcripción.
Ver también
- Empalme de ARN
- ARNm (guanina-N7 -) - metiltransferasa
- Modificación postranscripcional
- Traducción (biología)
- Ribosoma
- Transcripción
- ARN polimerasa II
- Transcripción eucariota