Metiltransferaza modifikatsiyasi Metiltransferaza
Download 29.7 Kb.
|
Metiltransferaza modifikatsiyasi
Metiltransferaza modifikatsiyasi Metiltransferaza cheklash-modifikatsiya tizimi komponenti Bular fermentlar o'tkazish orqali tanib olish joyini o'zgartiradi metil guruhi S-adenosilmetionindan o'ziga xosgacha asoslar ketma-ketlikda, ba'zi hollarda adenin, boshqalarda sitozin. Tanib olish ketma-ketligi (tanib olish sayti) DNK metiltransferaza sifatida tan olingan ketma-ketlik cheklash-modifikatsiya tizimi endonukleaz; odatda noyob (lekin ba'zan degeneratsiya) ko'p bo'lsa-da, 4-8 bp nukleotidlar ketma-ketligi noaniq ketma-ketlikning DNK segmenti bilan uzilib qolgan lekin belgilangan uzunlik Cheklov fermenti (yoki endonukleaza) cheklash-modifikatsion endonukleaza komponenti tizimi. Ushbu fermentlar DNKni o'zgartirilmagan holda parchalaydi tanib olish saytlari, ba'zi hollarda (lekin hammasi emas). tanib olishga nisbatan sobit joylarda keyingi ketma-ketlik. "Cheklash fermenti" atamasi birinchi marta taxminan 40 yil oldin kiritilgan. oldin fag birida o'sganligini ko'rgandan keyin bakteriya turlari xuddi shu turdagi boshqa shtammda yaxshi rivojlanmagan xilma-xillik; faglar o'zlarining uy egalari oralig'ida cheklangan edi. cheklash faolligi ajraladigan endonukleazga bog'liq ma'lum bir ketma-ketlikni bog'lashda ikki zanjirli DNK nukleotidlar (tanib olish joyi). Biroq, transfer metil guruhi S-adenosilmetionindan o'ziga xosgacha bir yoki ikkala tanib olish sayt blok zanjirlarida tayanch Split. Ushbu modifikatsiya metiltransferaza faolligi bilan katalizlanadi. Shunday qilib, mezbon DNK dan himoyalangan yarim konservativ replikatsiya bilan ham o'z-o'zini hazm qilish bitta ip vaqtincha o'zgartirilmaganda. Aksincha, har qanday invaziv DNK metillangan asoslarning to'g'ri namunasini olib yurishi va parchalanish nishoniga aylanishi dargumon. Parallel endonukleaza va metiltransferaza faolligi mavjudligi bakterial hujayra "cheklash-modifikatsiya tizimi" deb ataladi. Cheklov-modifikatsiya tizimining farqlash qobiliyati begona DNKdan olingan o'zi immunitet tizimiga o'xshaydi yuqori eukariot Ehtimol, bu himoya roli tufayli cheklash fermentlari tabiatda keng tarqalgan. o'rganilgan bakteriyalarning har bir jinsida topilgan Darhaqiqat, ko'pchilik bakterial turlari bir nechta cheklov-modifikatsiyaga ega tizimlar, ularning har biri o'ziga xos tanib olish ketma-ketligiga ega: 20 dan ortiq ba'zi hollarda Cheklov endonukleazalarining ajoyib o'ziga xosligi in vitro asboblari kabi laboratoriyada keng qo'llanilishiga olib keldi. DNKni kesish uchun. Ochilish va xususiyatlarsiz 1970-yillarning boshlarida va keyinroq birinchi turdagi II cheklovchi fermentlar yangi o'ziga xoslikka ega bo'lgan fermentlarni tizimli izlash, kam so'nggi 40 yil ichida molekulyar biologiyadagi yutuqlar sodir bo'lardi. Bundan tashqari, ularning nisbatan tufayli oddiy tashkilotlar, cheklash fermentlari ajoyib tizimlardir DNK-oqsilning molekulyar mexanizmlarini tahlil qilish o'zaro ta'sirlar. Oxirgi jihat so'nggi paytlarda juda ko'p rivojlanish oldi. Bu fermentlarning mavjudligi ma'lum bo'lganidan beri yillar o'tdi turli yo'llar bilan ishlaydigan juda xilma-xil guruh, va turli xil xususiyatlarni tasvirlash uchun ishlatilishi mumkin oqsil-DNK o'zaro ta'siri. Cheklovli endonukleazalarning turlari Cheklovchi endonukleazlar uchta asosiy turga bo'linadi:
Adenozin trifosfatga bog'liq cheklovlar endonukleazlar I va III turdagi cheklovchi endonukleazlar assimetrik DNK ketma-ketligini taniydilar (1-jadvalga qarang), bunday hollarda ikki tomonlama. ko'p turdagi I tizimlar Biroq, ular keyinchalik DNKni parchalaydilar tanib olish joylaridan uzoqda joylashgan o'ziga xos bo'lmagan joylarda I turi uchun fermentlar, bu har qanday joyda 50 va bir necha ming bp orasida bo'lishi mumkin. saytdan uzoqda, ko'pincha o'rta nuqtaga yaqin ikkita joy o'rtasida, III turdagi fermentlar esa 25-27 bp bo'linadi. veb-saytidan. Ikkala holatda ham cheklash adenozin trifosfat (ATP) va Mg2+ ionlarining gidrolizini talab qiladi va I turdagi uchun S-adenosilmetionin tomonidan qo'zg'atilgan fermentlar I turi va III turdagi cheklovchi fermentlar odatda oligomerikdir. individual modulli yig'ilishdan yaratilgan komplekslar gen mahsulotlari, jumladan nukleaza, helikaz va metiltransferaza domenlari Ferment sinflarining hech biri DNKni ochmaydi; ichida o'rniga helikaz domenlari ishlatiladi o'rtasidagi aloqa uchun saytlar I turdagi fermentlarning aksariyati uchta gendan iborat mahsulotlar: HsdS, bu maxsus ravishda tanib olish joyiga bog'lanadi; HsdR, molekulyar vosita vazifasini bajaradi va DNKni parchalaydi; va HsdM, DNKni metillaydi. Hammasi kompleksi uchta oqsil ham endonukleaza, ham metiltransferaza vazifasini bajaradi: endonukleaza metillanmagan hududlarda ustunlik qiladi va bilan bir xil zanjirda metillangan saytlarda metiltransferazalar yarim konservativ DNK replikatsiyasidan keyin sodir bo'ladi ikkala zanjirda ham o'zgardi. Biroq, ba'zi I turdagi fermentlar HsdM va HsdR bo'linmalarining funktsiyalarini birida bajarish HsdS domeniga ehtiyoj sezmasdan polipeptid (turi ISP, bitta polipeptid uchun). Barcha turdagi I fermentlar uchun saytga xos DNKlar orasidagi uzoq masofali aloqa tanib olish va o'ziga xos bo'lmagan parchalanish gidrolizga asoslangan DNK translokatsiyasi (DNK izi) orqali ta'minlanadi. ATP helikaz domenlari. Kuzatish paytida ferment tanib olish sayti bilan bog'liq bo'lib qoladi va bir vaqtning o'zida qo'shni o'ziga xos bo'lmagan DNK harakati o'zidan o'tib, shunday qilib kengayayotgan DNK halqasining siljishi. I turdagi reaktsiyalar chiziqli DNKdagi fermentlar kamida ikkita joyni talab qiladi, bir juft ko'chirish qaerda sodir bo'linish bilan fermentlar to'qnashadi. ISP tipidagi fermentlar uchun faqat ajralish bir juft sayt oldinga yo'naltirilganda paydo bo'ladi (masalan, LlaGI uchun (1-jadval) 5'-CTnGAYG-3' ketma-ketligi bo'lishi kerak. Xuddi shu ipda 5'-CRTCnAG-3' dan oldin). qarshi, Klassik I turdagi fermentlar bo'yicha bo'linish mustaqildir sayt yo'nalishi. III turdagi fermentlar ikkita gen mahsulotidan yig'iladi: Mod, DNKni bog'laydi va metillaydi, va Res DNKni parchalaydi va ATPni gidrolizlaydi Birgalikda ular endonukleaza va metiltransferaza hosil qiladi turi III fermentlar o'zaro bog'langan fermentlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni talab qiladi teskari takrorlangan bir juft sayt (ya'ni, boshdan boshga yoki dumga dumga). Keyingi bo'linish faqat saytlardan birida sodir bo'ladi tasodifiy. To'g'ridan-to'g'ri takrorlashda alohida saytlar yoki saytlar juftligi Split. III turdagi fermentlar ATP dan ko'proq gidrolizlanadi I tur fermentlari va ularning 1000 marta sekinroq shaharlararo aloqa mexanizmi savol bo'lib qolmoqda munozara. Yaqin vaqtgacha I va III turdagi tizimlar deb hisoblar edi cheklangan taqsimotga ega. 2010 yil may holatiga ko'ra, taxminan 4000 cheklovchi fermentlar asosan bakterial hujayra ekstraktining biokimyoviy tahlillari bilan aniqlangan, ammo ularning 100 dan kami shunday turga tegishli edi. I va < 15 fermentlar III turdagi tizimlar edi. Biroq, bu aks ettiradi I turdagi cheklovchi fermentni farqlash qiyinligi biokimyoviy tahlil bilan nonspesifik nukleaza. Ayni paytda, ko'p sonli prokaryotiklarning to'liq genomik ketma-ketligi va archaeal avlodlar bir nechta nomzod genlarini aniqladilar ko'pchilik bakteriyalarda cheklash-modifikatsiya tizimlari va in hozirgi kunga qadar aniqlangan 6500 nomzod genlarning 40% ga yaqini I turdagi tizimlar. II turdagi cheklovchi endonukleazlar II turdagi tizimlarda cheklash faoliyati odatda kodlanadi bitta gen, metillanish esa alohida tomonidan katalizlanadi ferment. Garchi ular bir xil ketma-ketlikni tan olishsa ham, yo'q ma'lum bir tizimning ikkita oqsili o'rtasida homologiya mavjud. Aksariyat II turdagi fermentlar kofaktor sifatida faqat Mg2+ ionlarini talab qiladi. DNKning parchalanishi uchun, garchi ba'zilari S-adenosil tomonidan faollashtirilgan bo'lsa metionin: ikkinchisi ko'pincha metiltransferazalarning sintezidir va endonukleaza oqsillari. Fosfodiester bog'larini metall ionlarisiz gidrolizlovchi ham bor, masalan fosfolipaza (BfiI: 1-jadval). Turni belgilovchi xususiyat Shunday qilib, II cheklov fermenti uning subunit tarkibi emas. na uning kofaktoriga bo'lgan talab, balki ularning ajralishi haqiqati DNK tanib olish ketma-ketligiga nisbatan sobit joylarda: ketma-ketlikda (masalan, EcoRV va BbvCI: 1-jadval) yoki tan olingan joydan aniq masofada, birida yoki saytning har ikki tomoni (ya'ni, FokI va BcgI, mos ravishda: 1-jadval). (O'z saytlaridan tashqarida ishlaydigan ba'zilar ba'zan DNK 1 ni kesib tashlaydi yoki tomonidan 2 b.p. ularning kanonik pozitsiyasidan.) 4000 ga yaqin II tip endonukleazlar aniqlangan. sana. Bu fermentlarning juda xilma-xil guruhini aniqladi, shuning uchun II turdagi toifaning o'zi songa bo'lingan kichik turlari. Ba'zi kichik tiplar ularning tabiati bilan belgilanadi tanib olish joylari va/yoki DNK ajralish joylari: masalan, IIP, IIS va IIB turlari (1-jadval). Boshqalar rejim tomonidan o'rnatiladi ferment ta'siri: turlari IIE va IIF (1-jadval). Uzoqroq toifalar ularning genetik tashkilotini bildiradi: turlari IIC, IIG va IIH (ko'rsatilmagan). Bugungi kunga qadar topilgan 4000 ga yaqin II turdagi cheklovchi fermentlar 300 ga yaqin turli xil tanib olish ketma-ketligini qamrab oladi. ikki yoki undan ortiq turli turlarning fermentlari bir xil narsani taniy oladi ketma-ketlikda va uni bir xil holatda bo'ling (qaerda hollarda ular izoskizomerlar deb ataladi) yoki turli pozitsiyalarda (neoschizomerlar). Tanib olish ketma-ketligiga ba'zi misollar 1-jadvalda keltirilgan. Ko'p hollarda saytlar 4-8 bp nosimmetrik palindromlardir. bir xil ketma-ketlik bilan 5'–3'. ikkala zanjir bilan: EcoRV va kabi IIP turdagi fermentlar NotI bu toifaga kirmaydi (1-jadval). Biroq, ba'zi fermentlar tanazzulga uchragan saytlarni tanib oling, bu ichidagi ma'lum bir pozitsiya ketma-ketlik muqobil bazani o'z ichiga olishi mumkin. Masalan, SGRAI ikkinchi asosda purin talab qilinadi - A yoki G tanib olish ketma-ketligi va pirimidin - yoki T yoki A - ichida ettinchi baza (1-jadval). Shuningdek, markaziy EcoRII uchun sayt A:T yoki T:A bp bo'lishi mumkin. DA boshqa hollarda, streç DNKning cho'zilishi bilan uziladi noaniq ketma-ketlik, lekin aniq uzunlik, ya'ni BglI va SfiI (1-jadval). Yuqoridagi barcha misollarda bo'linish ichida sodir bo'ladi tanib olish sayti. Ba'zi fermentlar DNKni 5' yarmida parchalaydi. ketma-ketliklar, bir ipli kengaytmalarni olish uchun 5' uchida joylashgan ikki ipli fragmentlar (masalan, EcoRI, 1-jadval) Boshqalar markazni bo'linib, silliq uchlari bo'lgan duplekslarni qoldiradilar. (ya'ni, EcoRV), ba'zilari esa saytning 3' yarmida yorilib ketgan. 3 'bir ipli kengaytmalarni berish (ya'ni, PstI). Kengaytmalar EcoRI va PstI kabi fermentlar tomonidan ishlab chiqarilgani aniq ketma-ketliklar: hosil bo'lgan DNK bo'laklarining 5' uchida qolganlar EcoRI ma'lumotlariga ko'ra, ularning barchasi AATT ketma-ketligiga ega. Ko'pgina fermentlar o'ziga xos bo'lmagan segment ichida kesilgan uzluksiz qismlar bilan, lekin ichida ular noyob ketma-ketliklar bilan kengaytmalar yaratmaydilar Hamma tanib olish joylari palindromik emas. Buning o'rniga, ko'p Cheklovchi fermentlar assimetrik ketma-ketlikni tan oladi va, ularning ba'zilari sayt ichida kesilgan bo'lsa (ya'ni BbvCI: 1-jadval), ko'pchilik DNKni saytdan ma'lum masofada kesib tashlaydi. Bir IIS tipidagi endonukleazlarning kichik to'plami qo'sh ipli hosil qiladi saytning bir tomonida tanaffus: FOC taqdirda, 9 va 13 nt mos ravishda yuqori va pastki shoxlarda (1-jadval), Garchi boshqalar 20 nt ni kesib tashlagan bo'lsa-da Boshqa kichik to'plam, BcgI va AloI kabi IIB tipidagi fermentlar (1-jadval) hosil qiladi ularning tanib olish saytlari har ikki tomonida ikki torli tanaffuslar DNK qoldig'idan saytni kesib tashlang Ikkinchisida, odatda, I turga o'xshash ikki qavatli tanib olish joylari mavjud. tizimlar, IIS tipidagi fermentlar esa odatda qo'shni ketma-ketlikni taniydi. II turdagi cheklovchi endonukleazlardan foydalanish II turdagi cheklash endonukleazlari o'zlarining tan olinishini ajratadilar
DNKni tanib olish va parchalanish mexanizmlari Palindromik DNKni taniydigan cheklovchi endonukleazlar ketma-ketliklar, IIP tipidagi fermentlar, odatda bir xil dimerlardir bo'linmalar Bu fermentlar o'zlarining tanib olish joylariga bog'lanadi nosimmetrik tarzda, har bir bo'linma DNK bilan va ikkita bo'linmadagi faol saytlar bilan bir xil aloqada bo'lganda, Ularning har biri o'zining maqsadli fosfodiester bog'lanishini birida ajratish uchun joylashtirilgan DNK zanjiri. EcoRI, EcoRV, NotI va BglI (1-jadval) ishlaydi Bu yerda Biroq, palindromik joylarga ta'sir qiluvchi ba'zi fermentlar monomerlar va boshqa tetramerlardir. MvaI (1-jadval) monomer rejimini ko'rsatadi. Taxminlarga ko'ra, u birinchi navbatda o'zining nosimmetrik yamog'iga bir yo'nalishda bog'lanadi. va dissotsilanishdan oldin DNKning bir ipini kesadi, to qisqartirish uchun qarama-qarshi yo'nalishda saytga qayta ulanish ikkinchi ip Aksincha, tetramerlar ikkita subbirlikdan foydalanadilar simmetrik tanib olish ketma-ketligining bir nusxasini bog'lang, ko'p dimerik ferment sifatida Biroq, bitta nusxaga bog'langanda maqsadli ketma-ketlikda, tetramerik fermentlar ushbu saytga nisbatan kam yoki umuman faollikka ega emas. To'liq faoliyat uchun, qolgan ikkita kichik birlik tanib olish ketma-ketligining ikkinchi nusxasini bog'lashi kerak: Keyin ferment IIF tipidagi tizimlarning o'ziga xos belgisi bo'lgan DNKdan ajralib chiqishdan oldin ikkala ipni ikkala joyda ham kesib tashlaydi. SfiI kabi (1-jadval). IIF tipidagi fermentlarning boshqa misollari, masalan SgrAI va Ecl18kI kabi, faol bo'lmagan dimerik oqsillardir. DNK bilan bog'langan ikkita dimer bir-biri bilan birlashmaguncha ikkita saytni qamrab oluvchi tetramer. Ba'zi dimerik cheklash fermentlari, turi IIE tizimlari EcoRII va NaeI (1-jadval) o'z ichiga oladi, ikkinchi havola (yoki undan ko'p) turli joylarda tanib olish ketma-ketligining nusxalari oqsil, ulardan biri uchun katalitik funktsiyani o'z ichiga oladi fosfodiester gidrolizi Biroq, kataliz qilish mumkin emas. boshqa (tartibga soluvchi) sayt (lar) tegishli DNKni bog'lamaguncha, keyinchalik allosterik faollashtiruvchi vazifasini bajaradi. Vaholanki IIE tipidagi fermentlar faqat ikkita sayt bog'langandan so'ng faol bo'ladi, ular IIF fermentlaridan faqat bitta joyni parchalashi bilan farq qiladi reaktsiya uchun. Asimmetrik tanib olish ketma-ketligini tanib bo'lmaydi gomodimerik fermentning ikkita sub birligi, ularning har biri hosil bo'ladi DNK bilan bir xil aloqalar Buning o'rniga, assimetrik ketma-ketliklar yoki monomerik oqsil barcha DNK bilan bog'lanishi kerak ketma-ketlik yoki oligomer turli bo'linmalarga ega, ularning har biri ketma-ketlikning bir qismini taniydi. BbvCI misol keltiradi oxirgi sxema (1-jadval), lekin qo'shimcha muammo monomerik cheklash fermenti - bu DNKni kesishi kerak strands, garchi u faqat bitta faol saytga ega bo'lishi mumkin. 1-jadvalda qo'llaniladigan bir nechta turli strategiyalar ko'rsatilgan Ikkala ipni bir vaqtning o'zida kesish uchun IIS va IIB tipidagi tizimlar assimetrik ketma-ketlik Ushbu strategiyalarning aksariyati talab qiladi ko'rib chiqilayotgan ferment bir vaqtning o'zida ikkita saytga bog'lanadi, lekin ba'zilari IIE turi kabi faqat bitta saytni ajratishga olib keladi ferment, boshqalari esa ikkalasining bir vaqtning o'zida parchalanishiga olib keladi IIF tipidagi ferment kabi saytlar. Bir vaqtning o'zida DNKning ikkita mintaqasi bilan bog'lanishi mumkin bo'lgan oqsil Buni cis ichida yoki bir xil molekuladagi ikkita sayt bo'ylab aylanish uchun bajaring oraliq DNK dan yoki transga, alohida saytlar orqali ularni birga ushlab turadigan molekulalar. Cisdagi o'zaro ta'sirlar kuchli mahalliy, chunki trans o'zaro ta'sir afzal DNKning bir qismining boshqasiga yaqin kontsentratsiyasi cisdagi saytlar uchun transga qaraganda yuqori Shuning uchun cheklov odatda ikkita saytga bog'lanishi kerak bo'lgan yana ko'p fermentlar mavjud. DNKga qaraganda tanib olish ketma-ketligining ikki yoki undan ortiq nusxalarini olib yuradigan substratlarda faol. Fermentlardan beri ikkita cheklash saytlarini talab qiladigan barcha turdagi I va III turdagi tizimlar va II toifadagi ko'plab toifalar, ular mavjud bo'lgan cheklovchi fermentlarning ko'p qismini tashkil qiladi tabiat. Download 29.7 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling