Degradosomi [1] ( eng. degradosome ) on moniproteiininen bakteerikompleksi , joka osallistuu ribosomaalisen RNA :n prosessointiin ja lähetti- RNA : n hajoamiseen , jota säätelee ei-koodaava RNA . Se koostuu RNA - helikaasi B :stä , ribonukleaasi E:stä (RNaasi E), polynukleotidifosforylaasista ja glykolyyttisestä entsyymistä enolaasista [2] . Degradosomeja voidaan tutkia elektronimikroskopian avulla [3] .
RNA-pooli solussa muuttuu jatkuvasti. Esimerkiksi Escherichia colissa mRNA:n elinikä on 2-25 minuuttia, muissa bakteereissa se voi olla pidempi. Jopa levossa olevissa soluissa RNA tuhoutuu jatkuvasti, ja tässä tapauksessa muodostuneita vapaita nukleotideja käytetään edelleen nukleiinihappojen synteesissä . RNA:n kierto on erittäin tärkeä geeniekspression säätelyssä . Bakteeri-mRNA on erittäin epästabiili verrattuna eukaryoottiseen mRNA:han . Tämä voi johtua siitä, että bakteerien on ohjelmoitava uudelleen mRNA-varastonsa (ja siten proteiininsa ) nopeammin vastauksena nopeasti muuttuviin ympäristöolosuhteisiin [1] .
Kaikkien organismien soluilla on erityisiä työkaluja RNA:n hajottamiseen, esimerkiksi RNaasit, helikaasit, 3'-terminaaliset nukleotidyylitransferaasit , jotka lisäävät nukleotidipyrstöjä transkripteihin , 5'- capping- ja decapping-entsyymit sekä erilaiset RNA ta sitovat proteiinit . . Luetellut proteiinit kokoontuvat usein stabiileiksi moniproteiinikomplekseiksi, joissa niiden aktiivisuus on koordinoitunut. Eukaryooteissa tämä kompleksi on eksosomi , kun taas bakteereissa se on degradosomi.
E. colissa degradosomien massa on 160-400 kDa ja sedimentaatiovakio on 8-16 S [1] . Degradosomi on riittävän suuri, jotta se näkyy elektronimikroskoopilla bakteerin sisäkalvon vieressä [4] . Moniproteiinihajotusomin koostumus voi vaihdella organismista toiseen. E. colissa degradosomi sisältää neljä pääkomponenttia:
Mahdollisesti degradosomeihin kuuluu RNaasi III , joka katkaisee kaksijuosteisia RNA-alueita [1] . Degradosomi voi sisältää myös GroEL ja DnaK [1] chaperoneja .
liittyy läheisesti degradosomiin ( vaikka se ei ole osa degradosomia). Tämä entsyymi muodostaa ATP:tä helikaasitoimintaa varten yhtälön (F) n + ADP → (F) n−1 + ATP mukaisesti [7] .
Degradosomeista on olemassa erilaisia muunnelmia, jotka sisältävät erilaisia proteiineja. Degradosomin lisäkomponentteja voivat olla PcnB ( poly(A)-polymeraasi ) ja RNA-helikaasit RhlE ja SrmB. Kylmäshokin olosuhteissa degradosomi voi sisältää CsdA-RNA-helikaasia. Stationaarifaasissa degradosomi voi sisältää lisäkomponentteja, kuten RNaasi R:n (Rnr) ja oletetun HrpA RNA-helikaasin. Lisäksi degradosomiproteiineja voivat olla Hfq RNA chaperone [ , eturauhasen happofosfataasi (PAP), muut chaperonit ja ribosomaaliset proteiinit [8] .
E. coli -degradosomin tarkkaa rakennetta ei tunneta, vaikka sen toiminnasta on malli. Oletetaan, että degradosomin rakenne on epävakaa ja jokainen sen komponenteista on vuorovaikutuksessa muiden sen välittömässä läheisyydessä sijaitsevien komponenttien kanssa [6] .
Degradosomi on suuri monientsyymikompleksi, joka osallistuu RNA- metaboliaan ja transkription jälkeiseen geeniekspression säätelyyn useissa eri bakteereissa, mukaan lukien Escherichia coli ja Pseudoalteromonas haloplanktis . Se osallistuu strukturoitujen RNA-prekursorien käsittelyyn niiden kypsymisen aikana [9] [10] .
Oletetaan, että RNA-helikaasilla on apurooli RNA:n tuhoamisessa purkamalla RNA: n toissijaisia rakenteita . Joskus rRNA vapautuu degradosomien mukana, mikä vahvistaa, että nämä kompleksit osallistuvat rRNA:n ja mRNA:n hajoamiseen. Degradosomin roolista on hyvin vähän tietoa. Tutkittaessa E. coli -transkriptien hajoamista, osoitettiin, että endoribonukleaasit tulevat ensimmäisenä peliin, jotka leikkaavat RNA:ta niin, että eksonukleaasit viimeistelevät tuloksena olevien fragmenttien tuhoutumisen. RNA-helikaasi RhIB itsessään on inaktiivinen, mutta vuorovaikutus RNaasi E:n kanssa voi tehostaa sitä [11] . Enolaasin rooli RNA:n hajoamisprosessissa on edelleen epäselvä, mutta se voi lisätä kompleksin spesifisyyttä [12] [13] . Tiedetään kuitenkin, että degradosomienolaasi on välttämätön glukoosin kuljettajan mRNA:n nopeaan tuhoamiseen vasteena fosfosokeristressille E. colissa [14] .
Degradosomiaktivaatio tapahtuu eukaryoottisia miRNA :ita vastaavien ei-koodaavien RNA: iden vaikutuksesta. On kaksi tapaa kohdistaa RNA tuhoamista varten: sitoutuminen translaation aloituskohtaan tai koodaavaan sekvenssiin . Hfq-chaperonia tarvitaan sitomaan ei-koodaava RNA kohde-mRNA:han. Kiinnittynyt Hfq:n ja ei-koodaavan RNA:n kompleksi estää ribosomia sitoutumasta transkriptiin ja aktivoi nukleaaseja (RNaasi E) tuhotakseen sen. Sitoutuessaan koodaavaan sekvenssiin kompleksi estää ribosomia liikkumasta eteenpäin ja käynnistää tuhoutumisprosessin [9] .
RNA:n hajoamisprosessi on hyvin monimutkainen. Tarkastellaan esimerkkinä eniten tutkittua mRNA:n tuhoamista Escherichia coli -degradosomien toimesta . Sekä endo- että eksonukleaasit osallistuvat mRNA:n hajoamiseen. Entsyymit RNaasi II ja polynukleotidifosforylaasi (PNPaasi) hajottavat mRNA:ta 3' → 5' -suunnassa. Degradosomi sisältää 4 osastoa, jotka sisältävät useita RNaaseja. Äskettäin syntetisoitu mRNA sisältää alusta alkaen polyfosfaattia . Siksi ensimmäinen vaihe mRNA:n tuhoamisessa on defosforylaatio , jolloin muodostuu monofosfaattia RNA-pyrofosfohydrolaasin vaikutuksesta. Transkriptiossa on fosfaattipään (P-pään) lisäksi terminaalinen hiusneula . Endoribonukleaasi RNaasi E katkaisee P-pään ja RNA-helikaasit poistavat hiusneulan. Jos transkripti sisältää lisää sekundaarisia rakenteita, niin eksoribonukleaasien (esimerkiksi PNPaasi) työn yksinkertaistamiseksi PAP - polymeraasin toiminta on välttämätöntä. Lopuksi oligoribonukleaasit pilkkovat yksittäisiä fragmentteja. Muissa mikro -organismeissa prosessi tapahtuu samalla tavalla, vaikka kompleksin entsymaattinen koostumus voi vaihdella. Esimerkiksi Bacillus subtiliksessa RNaasi Y tai J käytetään endoribonukleaasina RNaasi E:n sijasta, kun taas arkeassa RNA hajotetaan eksosomien vaikutuksesta [9] .
Vaikka degradosomin rakenne on dynaaminen, sen koostumus vaihtelee ja joissain laboratorio-olosuhteissa hajoavaa hajoamista ei tarvita ollenkaan, se on kuitenkin säilynyt evoluution aikana, mahdollisesti johtuen siitä, että se on mukana monissa prosesseissa. jotka säätelevät geenien ilmentymistä. On kokeellisesti osoitettu, että E. colissa eksosomin läsnäolo on selektiivinen etu. E. colin hajoamisproteiinien homologeja voidaan jäljittää kaikilla elämänaloilla [ 9] . On kuitenkin huomattava, että E. colissa RNA:n hajoamisprosessi ei voi edetä 5' → 3' -suunnassa. E. colin mRNA:n 5' -päässä ei ole korkkia , ja 5'-→3'-suunnassa toimivat eksonukleaasit ovat tuntemattomia. Samanlainen tilanne esiintyy muissa bakteereissa, joten 5' → 3' -transkriptien tuhoutuminen voi olla eukaryoottisolujen ainutlaatuinen ominaisuus [11] .