核糖核酸酶是什么?核糖核酸酶的基础

打开并露出内部部分的橙子

核糖核酸酶是什么?

rna(核糖核酸酶)是否有一类水解酶可以同时催化在活的有机体内而且在体外将核糖核酸(RNA)分子降解成更小的成分。核酸酶在转录和翻译的水平上工作,并通过切割磷-氧键来分解RNA。

RNase酶分为两类:

  • Exoribonucleases:核糖核酸外切酶是一种外切酶,通过去除RNA分子5 '端或3 '端末端的核苷酸来降解RNA。它有六个家族的核酸酶,包括成员如RNase R, RNase T和RNase D。
  • 内切核糖核酸酶:内切酶核糖核酸酶在内部切割RNA分子。它可以切割单链或双链RNA,这取决于所用的酶。它有几种形式,在结构上由单个蛋白质或蛋白质与RNA的复合体组成。

单蛋白的例子有RNase III、RNase A、RNase T1、RNase T2和RNase h。还有核糖核酸酶蛋白和RNA的复合物,包括RNase P和RNA诱导沉默复合物。

在所有这些RNase中,RNase A(或核糖核酸酶A)是最常被研究的。它首先从牛的胰腺中分离出来,也是第一个确定完整氨基酸序列的酶。

牛胰腺核糖核酸酶(或核糖核酸酶A)也被称为消化酶。它特异地通过核酸内切酶的裂解来“消化”或水解RNA聚合物磷酸二酯键.它导致在RNA分子中相邻的核糖核苷酸残基之间形成共价链接。

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RNase在体内的重要性

RNase参与机体许多催化功能的调节。其正态函数为在活的有机体内酶促RNA降解成更小的寡核苷酸。

我们为什么产生RNase,在哪里产生?

核糖核酸酶是无处不在的。它几乎存在于每一个生物体中。但是,对于大多数研究来说,它们是分离自不同的哺乳动物组织例如大脑、肝脏、胰腺、皮肤细胞、嗜酸性粒细胞和其他几种体细胞。

所有三种类型的RNA-mRNA, tRNA和rrna -在基因表达和蛋白质合成.其他一些rna如siRNA和miRNA也在调节基因表达方面发挥作用。

有时,一些rna会被闲置。在这种情况下,RNase酶会催化和降解未使用的rna并清除细胞。

我们为什么需要它?如果我们体内没有足够的RNase会发生什么?

在生物体中,不同的rnase参与不同的功能。功能范围从清除未使用和未加工的细胞RNA,到影响生物过程,如自交不亲和,植物开花,和血管生成

下面给出了一些基于它们类型的RNase函数:

  • RNase III积极参与调控转录和mRNA寿命。
  • RNase L是一种干扰素诱导的RNase,它能破坏细胞内所有的RNA。
  • RNase T是许多稳定rna 3 '到5 '成熟的主要贡献者。
  • RNase R可以在不借助辅助因子的情况下通过二级结构降解RNA。
  • RNase H在RNA/DNA混合双链中切割3 ' - o - p RNA键,形成3 ' -羟基和5 ' -磷酸端产物。

rnase的缺失或该酶蛋白质亚基的任何突变会阻止我们的身体对上述代谢功能作出反应,并导致几种综合征和遗传疾病。例如,人类RNase H2的任何亚基突变引起Aicardi-Goutières综合征(AGS),一种常染色体隐性遗传疾病。

核糖核酸酶
图:核糖核酸酶在不同领域的广泛应用。

RNase的来源是什么?

RNase已经从许多生物中分离出来并进行了生物化学鉴定,包括寄生虫、细菌、真菌、植物和各种哺乳动物的组织。在大肠杆菌,发现了9种核糖核酸酶,包括RNase G、RNase E、RNase III、RNase I和RNase P。

RNase是如何工作的?

通常情况下,所有的RNase都是通过破坏核苷酸之间的键来工作的,使核酸变得更短,更容易被其他酶接近。然而,它们在结构上都是不同的,通过不同的代谢途径促进代谢功能。下面,我们已经介绍了其他RNase中最常被研究的RNase -核糖核酸酶A的工作机制。

  • RNase A是一种含有124个氨基酸残基的小蛋白质,不含碳水化合物。它的结构包含20个氨基酸中的19个,剩下色氨酸。它将核苷酸的5 ' -核糖和邻近嘧啶核苷酸的3 ' -核糖上的磷酸基之间的磷酸二酯连接断开。得到的2 ' - 3 ' -环磷酸被水解为相应的3 ' -核苷磷酸。
  • 核糖核酸酶的His12在接受固着核糖糖环上的2 ' -OH质子后起基作用。
  • 该反应促进了2 ' -O对带正电的磷(P)原子的亲核攻击,从而产生了2 ' -3 ' -环磷酸核糖核苷酸中间体。
  • His119的咪唑也促进了中间体的形成。它作为一种普通酸,把它的质子提供给易受影响的P-O-R '键中的氧原子。
  • 然后,两个组氨酸侧链的酸碱活性被逆转。
  • His12作为一种普通酸,将其新获得的质子捐赠给2 ' -3 ' -环核糖核苷酸磷酸中间体。相反,His119作为一种普通碱,从水中接受一个质子,促进羟基攻击相同的2 ' -3 ' -环中间体。

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RNase在实验室中的应用

在实验室提取DNA时,RNA是最常见的污染,很难去除。但是,商业上可用的核糖核酸酶A的使用使得切割RNA污染物和纯化DNA样本更加容易。它会破坏相邻RNA核苷酸之间的磷酸二酯键,促进裂解过程。

RNase是反应混合物中必不可少的底物,包括其他试剂,如聚合酶,SDS和tris缓冲液。DNase和无蛋白酶RNase溶液用于几种在体外分子生物学和生物化学实验室的分析,包括在体外转录和rt - pcr。

的其他一些主要应用核糖核酸酶在实验室给出如下:

  • DNA提取过程
  • 质粒纯化过程
  • 质粒和基因组DNA制备
  • 绘制DNA或RNA的单碱基突变
  • 从重组蛋白制剂中去除RNA
  • 互补脱氧核糖核酸的合成

然而,RNase可能不是在每个实验室应用中都有用。例如,在RNA提取过程中,rnase是一个大问题。在这个过程中,DNA酶被用来去除DNA,但是RNase的完全清除是困难的。为此,RNA抑制剂被用来停止核糖核酸酶的催化活性。

RNase抑制剂是较大的,酸性的,富含亮氨酸氨基酸的重组酶,与RNase形成紧密的复合物来抑制给定的样品。

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RNase或核糖核酸酶是一组参与RNA分子降解的酶。它们无处不在,从不同生物体的不同细胞中分离和研究。变异类型的rnase在体内执行多种代谢功能,包括清除未使用的RNA和血管生成。

这些酶用于实验室DNA提取,质粒纯化,以及许多其他工作流程。这正是为什么高质量和实验室级别的rnase是获得优秀最终产品的必要条件。除了这些试剂,高科技设备是保证所获得结果的准确性、精密度和可靠性所必需的。

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