999 resultados para RNase P
Resumo:
Dr. Kenneth Murray, Ph.D. Assistant Professor of Biology Ribonuclease P (RNase P) is an essential and ubiquitous ribonucleoprotein enzyme primarily responsible for cleaving 5' leader sequences during tRNA maturation. RNase P comprises one essential RNA, and one protein subunit in eubacteria, five proteins in archaea, and ten in humans. Due to its homology to human RNase P, its higher stability, and simpler structure; extensive studies have been conducted utilizing the enzyme from the archaeal hyperthermophile, Pyrococcus furious (Pfu). Previous studies identified only four protein subunits associated with the archaeal RNase P. This fourprotein reconstituted particle, however, had an optimal temperature of 55°C, compared to the optimal 70°C of the wild type RNase P. Additional probing of the organism's genome database revealed a fifth RNase P protein subunit, RPP38. To facilitate further investigations of Pfu RNase complexes, we sought to develop a protocol for the purification ofRPP38. Our results, presented herein, represent the first known expression.purification protocol developed for RPP38. Briefly, we synthesized an N-terminal6x-His RPP38 fusion construct, reengineered to contain a Tobacco Etch Virus (TEV) protease cleavage site. Purification was achieved via immobilized metal affinity chromatography and reversed phase high performance liquid chromatography. Following purification the 6X-His affinity tag was removed via TEV cleavage, thus regenerating the native RPP38 protein. Purity and identity of RPP38 were confirmed by sodium dodecylsulfate - polyacrylamide gel electrophoresis and mass spectrometry, respectively. Our work is expected to contribute to our understanding ofRNase P function and tRNA maturation by providing an efficient, facile technique to express and purify Pfu RNase protein RPP38 as a means to facilitate structural and functional analyses.
Resumo:
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
Resumo:
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
Resumo:
RNase mitochondrial RNA processing enzyme (MRP) is a nucleolar ribonucleoprotein particle that participates in 5.8S ribosomal RNA maturation in eukaryotes. This enzyme shares a polypeptide and an RNA structural motif with ribonuclease P (RNase P), a nuclear endoribonuclease originally described in the nucleus that processes RNA transcripts to generate their mature 5' termini. Both enzymes are also located in mitochondria. This report further characterizes the relationship between RNase MRP and RNase P. Antisense affinity selection with biotinylated 2'-O-methyl oligoribonucleotides and glycerol gradient fractionation experiments demonstrated that small subpopulations of RNase MRP and RNase P associate with each other in vivo in macromolecular complex, possibly 60-80S preribosomes. This latter notion was supported by fluorescence in situ hybridization experiments with antisense oligonucleotides that localized that RNA components of RNase MRP and RNase P to the nucleolus and to discrete cytoplasmic structures. These findings suggest that small subpopulations of RNase MRP and RNase P are physically associated, and that both may function in ribosomal RNA maturation or ribosome assembly.
Resumo:
The pKa values of ionizable groups in proteins report the free energy of site-specific proton binding and provide a direct means of studying pH-dependent stability. We measured histidine pKa values (H3, H22, and H105) in the unfolded (U), intermediate (I), and sulfate-bound folded (F) states of RNase P protein, using an efficient and accurate nuclear magnetic resonance-monitored titration approach that utilizes internal reference compounds and a parametric fitting method. The three histidines in the sulfate-bound folded protein have pKa values depressed by 0.21 ± 0.01, 0.49 ± 0.01, and 1.00 ± 0.01 units, respectively, relative to that of the model compound N-acetyl-l-histidine methylamide. In the unliganded and unfolded protein, the pKa values are depressed relative to that of the model compound by 0.73 ± 0.02, 0.45 ± 0.02, and 0.68 ± 0.02 units, respectively. Above pH 5.5, H22 displays a separate resonance, which we have assigned to I, whose apparent pKa value is depressed by 1.03 ± 0.25 units, which is ∼0.5 units more than in either U or F. The depressed pKa values we observe are consistent with repulsive interactions between protonated histidine side chains and the net positive charge of the protein. However, the pKa differences between F and U are small for all three histidines, and they have little ionic strength dependence in F. Taken together, these observations suggest that unfavorable electrostatics alone do not account for the fact that RNase P protein is intrinsically unfolded in the absence of ligand. Multiple factors encoded in the P protein sequence account for its IUP property, which may play an important role in its function.
Resumo:
The polymerase (PB2) and nucleocapsid (NP) genes encoded by the genome of influenza virus are essential for replication of the virus. When synthetic genes that express RNAs for external guide sequences targeted to the mRNAs of the PB2 and NP genes are stably incorporated into mouse cells in tissue culture, infection of these cells with influenza virus is nonproductive. Endogenous RNase P cleaves the targeted influenza virus mRNAs when they are in a complex with the external guide sequences. Targeting two different mRNAs simultaneously inhibits viral particle production more efficiently than does targeting only one mRNA.
Resumo:
The protein component of ribonuclease P (RNase P) binds to the RNA subunit, forming a functional ribonucleoprotein complex in vivo and enhancing the affinity of the precursor tRNA (pre-tRNA) substrate. Photocrosslinking experiments with pre-tRNA bound to RNase P reconstituted with the protein component of Bacillus subtilis ribonuclease P (P protein) site specifically modified with a crosslinking reagent indicate that: (i) the central cleft of P protein directly interacts with the single-stranded 5′ leader sequence of pre-tRNA, and (ii) the orientation and register of the pre-tRNA leader sequence in the central cleft places the protein component in close proximity to the active site. This unique mode of interaction suggests that the catalytic active site in RNase P occurs near the interface of RNA and protein. In contrast to other ribonucleoprotein complexes where the protein mainly stabilizes the active tertiary fold of the RNA, a critical function of the protein component of RNase P is to alter substrate specificity and enhance catalytic efficiency.
Resumo:
PCR amplification of template DNAs extracted from mixed, naturally occurring microbial populations, using oligonucleotide primers complementary to highly conserved sequences, was used to obtain a large collection of diverse RNase P RNA-encoding genes. An alignment of these sequences was used in a comparative analysis of RNase P RNA secondary and tertiary structure. The new sequences confirm the secondary structure model based on sequences from cultivated organisms (with minor alterations in helices P12 and P18), providing additional support for nearly every base pair. Analysis of sequence covariation using the entire RNase P RNA data set reveals elements of tertiary structure in the RNA; the third nucleotides (underlined) of the GNRA tetraloops L14 and L18 are seen to interact with adjacent Watson-Crick base pairs in helix P8, forming A:G/C or G:A/U base triples. These experiments demonstrate one way in which the enormous diversity of natural microbial populations can be used to elucidate molecular structure through comparative analysis.
Resumo:
SECTION I
<p>Section I is concerned with a partial sequence analysis conducted on 5S RNA from HeLa cells. Analysis of the oligonucleotide pattern after pancreatic ribonuclease digestion of a highly-purified preparation of 5S RNA gave results which were in general agreement with those published for KB cells, both with respect to the identity and the frequency of the partial sequences. However, the presence of a trinucleotide not found in the KB 5S pattern, together with the reproducibly much lower than expected molar yield of the larger oligonucleotides strongly suggested the occurrence of alternate sequences at various sites in the 5S molecules of human cells. The presence of ppGp and pppGp at the 5'-terminus of HeLa 5S RNA was clearly demonstrated. The implications of this finding with regard to the origin of 5S RNA are discussed.p>
<p>SECTION IIp>
<p>In Section II the proportion of the HeLa cell genome complementary to tRNA was investigated by using RNA- DNA hybridization. The value for saturation of the HeLa DNA by tRNA was found to be 1.1 x 10
Resumo:
External guide sequence (EGS) technique, a branch of ribozyme strategy, can be enticed to cleave the target mRNA by forming a tRNA-like structure. In the present study, no tail gene (ntl), a key gene participating in the formation of normal tail, was used as a target for ribonuclease (RNase) P-mediated gene disruption in zebrafish in vivo. Transient expression of pH1-m3/4 ntl-EGS or pH1-3/4 ntl-EGS produced the full no tail phenotype at long-pec stage in proportion as 24 or 35%, respectively. As is expected that the full-length ntl mRNA of embryos at 50% epiboly stage decreased relative to control when injected the embryos with 3/4 EGS or m3/4 EGS RNA. Interestingly, ntl RNA transcripts, including the cleaved by EGS and the untouched, increased. Taken together, these results indicate that EGS strategy can work in zebrafish in vivo and becomes a potential tool for degradation of targeted mRNAs.
Resumo:
Understanding the interconversion between thermodynamically distinguishable states present in a protein folding pathway provides not only the kinetics and energetics of protein folding but also insights into the functional roles of these states in biological systems. The protein component of the bacterial RNase P holoenzyme from Bacillus subtilis (P protein) was previously shown to be unfolded in the absence of its cognate RNA or other anionic ligands. P protein was used in this study as a model system to explore general features of intrinsically disordered protein (IDP) folding mechanisms. The use of trimethylamine N-oxide (TMAO), an osmolyte that stabilizes the unliganded folded form of the protein, enabled us to study the folding process of P protein in the absence of ligand. Transient stopped-flow kinetic traces at various final TMAO concentrations exhibited multiphasic kinetics. Equilibrium "cotitration" experiments were performed using both TMAO and urea during the titration to produce a urea-TMAO titration surface of P protein. Both kinetic and equilibrium studies show evidence of a previously undetected intermediate state in the P protein folding process. The intermediate state is significantly populated, and the folding rate constants are relatively slow compared to those of intrinsically folded proteins similar in size and topology. The experiments and analysis described serve as a useful example for mechanistic folding studies of other IDPs.
Resumo:
Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale.
Resumo:
El virus de l'hepatitis C (VHC) provoca una hepatitis crònica que afecta a més de 170 milions de persones d'arreu del món. És un virus petit que es classifica dins de la família Flaviviridae i és un virus d'RNA de cadena positiva amb un genoma d'aproximadament 9.600 nucleòtids. A l'extrem 5' del genoma viral s'hi troba una regió no codificant (5'NCR) que comprèn els primers 341 nucleòtids i la seva funció està relaciona amb la traducció. Immediatament després hi ha una pauta de lectura oberta ORF que acaba en un únic codó d'aturada i codifica una poliproteïna de 3.010 aminoàcids. A continuació l'extrem 3' no codificant (3'NCR), que malgrat es desconeixen les seves funcions exactes, s'ha demostrat que és essencial per a la replicació vírica. La única poliproteïna generada és processada co- i postraduccionalment mitjançant proteases de l'hoste i víriques, donant lloc a les proteïnes estructurals (Core, E1 i E2-p7) i no estructurals (NS2-NS5B). Igual que la majoria de virus RNA, el VHC es caracteritza per tenir una taxa de mutació elevada. De fet, el genoma del virus no es pot definir com una única seqüència sinó per una població de variants molt relacionades entre sí. A aquesta manera d'organitzar la informació genètica se l'anomena quasiespècie viral i una de les seves implicacions principals és la facilitat amb què sorgeixen resistents al tractament. Els tractaments disponibles són llargs, cars, provoquen efectes secundaris considerables i només es resolen completament el 40% dels casos. Per aquesta raó es busquen altres solucions terapèutiques per combatre el virus entre les quals s'hi inclouen diferents estratègies. Una de les més innovadores i prometedores és la utilització de ribozims dirigits directament contra el genoma del virus. Aquest treball es centra en l'estudi de les noves estratègies terapèutiques basades en ribozims, concretament la ribonucleasa P. La ribonucleasa P és un ribozim que està present en tots els organismes ja que és l'enzim responsable de la maduració dels precursors d'RNA de transferència. El més interessant a nivell terapèutic és que s'ha demostrat que es pot dirigir la seva activitat cap a qualsevol RNA utilitzant una seqüència guia d'RNA que quan hibrida amb l'RNA diana, l'híbrid imita l'estructura secundària del substrat natural. En el cas del VHC, s'han estudiat ribozims dependents de seqüència (ribozims derivats d'RNAs satèl·lits i de viroides de plantes), sempre dirigits contra la regió més conservada del virus per evitar una disminució de l'eficiència del ribozim deguda a la variació de la diana. La ribonucleasa P és una endonucleasa d'activitat molt específica i es diferencia dels altres ribozims naturals en el sistema de reconeixement del substrat, reconeix elements estructurals i no de seqüència. L'objectiu final del treball és tallar in vitro l'RNA del VHC aprofitant la propietat que presenta aquest ribozim de reconèixer elements estructurals i no de seqüència ja que per a un mateix nombre de seqüències, el nombre d'estructures viables que pot adoptar l'RNA genòmic és molt més petit i per tant la variabilitat de la diana disminueix. S'han estudiat dos models d'RNasa P, la RNasa P humana guiada per seqüència guia externa (EGS) i l'RNA M1 de l'RNasa P d'E.coli unit a la seqüència guia per l'extrem 3' (ribozim M1GS). Abans però de dirigir el ribozim, s'han estudiat l'estructura i la variabilitat d'una regió del genoma del virus ja que s'ha descrit que són factors que poden limitar l'eficiència de qualsevol ribozim. Derivat d'aquests estudis s'aporten dades sobre accessibilitat i variabilitat d'una regió interna del genoma del virus de l'hepatitis C, la zona d'unió de la regió E2/NS2 (regió 2658-2869). L'estudi d'accessibilitat revela que la regió 2658-2869 del genoma del virus conté dominis oberts i tancats i que la transició entre uns i altres no és brusca si es compara amb altres regions d'estructura coneguda (regió 5' no codificant). Els resultats dels assajos in vitro amb els dos models de RNasa P mostren que s'ha aconseguit dirigir tant la ribonucleasa P humana com el ribozim M1GS cap a una zona, predeterminada segons l'estudi d'accessibilitat, com a poc estructurada i tallar l'RNA del virus. De l'anàlisi de mutacions, però, es dedueix que la regió estudiada és variable. Tot i dirigir el ribozim cap a la zona més accessible, la variació de la diana podria afectar la interacció amb la seqüència guia i per tant disminuir l'eficiència de tall. Si es proposés una estratègia terapèutica consistiria en un atac simultani de vàries dianes.D'altra banda i derivat d'un resultat inesperat on s'ha observat en els experiments control que l'extracte de RNasa P humana tallava l'RNA viral en absència de seqüències guia externes, s'ha caracteritzat una nova interacció entre l'RNA del VHC i la RNasa P humana. Per a la identificació de l'enzim responsable dels talls s'han aplicat diferents tècniques que es poden dividir en mètodes directes (RNA fingerprinting) i indirectes (immunoprecipitació i inhibicions competitives). Els resultats demostren que la ribonucleasa P humana, i no un altre enzim contaminant de l'extracte purificat, és la responsable dels dos talls específics observats i que es localitzen, un a l'entrada interna al ribosoma (IRES) i molt a prop del codó AUG d'inici de la traducció i l'altre entre la regió codificant estructural i no estructural. La ribonucleasa P és un dels enzims del metabolisme del tRNA que s'utilitza per identificar estructures similars al tRNA en substrats diferents del substrat natural. Així doncs, el fet que la ribonucleasa P reconegui i talli el genoma del VHC en dues posicions determinades suggereix que, a les zones de tall, el virus conté estructures semblants al substrat natural, és a dir estructures tipus tRNA. A més, tot i que el VHC és molt variable, els resultats indiquen que aquestes estructures poden ser importants per el virus, ja que es mantenen en totes les variants naturals analitzades. Creiem que la seva presència podria permetre al genoma interaccionar amb factors cel·lulars que intervenen en la biologia del tRNA,particularment en el cas de l'estructura tipus tRNA que es localitza a l'element IRES. Independentment però de la seva funció, es converteixen en unes noves dianes terapèutiques per a la RNasa P. S'ha de replantejar però l'estratègia inicial ja que la similitud amb el tRNA les fa susceptibles a l'atac de la ribonucleasa P, directament, en absència de seqüències guia externes.
Resumo:
Abstract Background The gene coding for the uncharacterized protein PAB1135 in the archaeon Pyrococcus abyssi is in the same operon as the ribonuclease P (RNase P) subunit Rpp30. Findings Here we report the expression, purification and structural analysis of PAB1135. We analyzed the interaction of PAB1135 with RNA and show that it binds efficiently double-stranded RNAs in a non-sequence specific manner. We also performed molecular modeling of the PAB1135 structure using the crystal structure of the protein Af2318 from Archaeoglobus fulgidus (2OGK) as the template. Conclusions Comparison of this model has lead to the identification of a region in PAB1135 that could be involved in recognizing double-stranded RNA.