Ribonucleaza pancreatică bovină

Ribonucleaza pancreatică bovină Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos Structura ribonucleazei pancreatice bovine. N aminoterminal sfârșitul este în albastru , în timp ce C aminoterminal sfârșitul anului este în roșu; a catenelor laterale ale celor patru reziduuri de de cisteină legate prin punți disulfurice sunt prezentate în galben, în timp ce reziduurile importante pentru cataliza sunt prezentate în magenta ( PDB  7RSA ) Date esentiale
Nr. CE CE 3.1.27.5
numar CAS 9001-99-4
Activitatea enzimatică
IUBMB Intrare IUBMB
IntEnz Vizualizare IntEnz
BRENDA Intrarea BRENDA
KEGG Intrare KEGG
MetaCyc Calea metabolică
PRIAM Profil
PDB Structuri
MERGE AmiGO / EGO

Ribonucleazei pancreatice bovine , sau A ribonucleaza , este ribonucleazei pancreatice derivată din specia Bos taurus . Această enzimă , o endonuclează care clivează ARN - ul eșuat , este unul dintre subiecții proteinelor din Studiile clasice în știință . A făcut obiectul a două premii Nobel în chimie  : în 1972 lui Christian Boehmer Anfinsen pentru munca sa privind plierea proteinelor și a lui Stanford Moore și William Howard Stein pentru munca lor asupra structurii tridimensionale a proteinelor și a mecanismului lor de reacție  ; în 1984 lui Robert Bruce Merrifield pentru dezvoltarea sintezei chimice a proteinelor.

Ribonucleaza pancreatică bovină clivează ARN după nucleotide în pirimidină ca mecanism comun la două grajduri ribonucleaze pancreatice. Poate fi inhibat de inhibitorul ribonucleazei , pentru ionii metalelor grele sau de uridina complexă - vanadat .

Structură și proprietăți

Ribonucleaza A este o proteină de dimensiuni relativ mici, cuprinzând 124  reziduuri de aminoacizi la o masă de aproximativ 13,7  kDa . Poate fi descris ca fiind format din două straturi α și β cu o crăpătură profundă care se leagă de ARN . Primul strat constă din trei helice α (resturile 3-14, 24-34 și 50-60) de pe partea N- terminală a proteinei. Al doilea strat este format din trei agrafe β (resturile 61-74, 79-104 și 105-124 pe partea C- terminală ) formând două foi β . Acele de păr formate din reziduurile 61-74 și 105-124 formează o foaie β antiparalelă cu patru catene pe baza elicei n o  3 (cuprinzând reziduurile 50-60). Acul de păr β interacționează mai mult cu un fir scurt β format din 42-45 de reziduuri pentru a da o foaie β trei fire antiparalele pe baza elicei n o  2 (formată din resturile 24-34).

Starea sa nativă conține patru legături disulfidice situate între reziduurile de cisteină 26 și 84 , 58 și 110 , 40 și 95 și 65 și 72 . Primele două sunt esențiale pentru plierea proteinei prin conectarea unei helice a primului strat la o foaie β a celui de-al doilea strat, formând un mic nucleu hidrofob în vecinătatea lor. Ultimele două, pe de altă parte, nu sunt esențiale și pot fi reduse (dar nu și ambele) în afectarea stării native a proteinei în condiții fiziologice. Aceste punți disulfură conectează segmente formând bucle și sunt relativ expuse la solvent. Ultimul dintre cele patru punți disulfură are o tendință naturală foarte puternică de a se forma, mult mai mare decât ar sugera entropia  sa de buclă (en) , atât ca peptidă , cât și ca proteină întreagă. Acest lucru tinde să sugereze că acul de păr β alcătuit din reziduurile 61-74 are o puternică tendință naturală de formare în timpul plierii generale a proteinelor.

Este o proteină de bază , al cărei punct izoelectric este pI = 9,63 . Numeroasele sale încărcături electrice pozitive sunt în concordanță cu faptul că se leagă de ARN , care este un polianion . Mai general, este neobișnuit de scăzut în reziduurile nepolare , în special în lanțurile laterale alifatice . Acest lucru ar putea explica de ce are nevoie de nu mai puțin de patru punți disulfură pentru a-și stabiliza structura tridimensională. Lipsa reziduurilor hidrofobe ar putea fi, de asemenea, utilă prin reducerea repulsiei electrostatice în grupurile sale puternic încărcate electric și a regiunilor cu permitivitate scăzută care sunt reziduurile nepolare.

Α N aminoterminal helix , formate din resturile 3-13, este conectat la restul proteinei printr - un expander flexibil format din resturile 16-23. Acest distanțier poate fi scindat de subtilisină între reziduurile n o  20 și n o  21 fără ca această elice să se disocieze de restul enzimei . Complexul proteic rezultat se numește ribonuclează S  ; peptida formată de resturile 1-20 este peptida S în timp ce restul proteinei formate din resturile 21-124 este proteina S . Constanta de disociere a peptidei S din proteina S este aproape de 30 x 10 -12  mol L -1  : această puternică afinitate pot fi exploatate de purificare a proteinelor tehnici prin legarea peptidei S la o proteină și prin circularea studiat ansamblul printr - un dispozitiv de cromatografie de afinitate .

Istorie

Ribonucleaza pancreatică bovină a devenit un obiect obișnuit de studiu în biologia moleculară în primul rând deoarece este extrem de stabilă și ar putea fi purificată în cantități mari chiar și cu cele mai vechi tehnici de purificare a proteinelor . Armour and Company a reușit astfel să purifice un kilogram de ribonuclează A în 1940, care reprezintă o cantitate mare de enzime, în special pentru acea perioadă, și a făcut posibilă obținerea de probe de ribonuclează la un cost redus. Denumirea sa de ribonuclează A provine tocmai din abundența sa de pe piață și de rolul său de lider în studiul primelor ribonucleaze.

Studii de Christian B. Anfinsen oxidative pliere a ribonucleazei pancreatice bovine au pus bazele pentru înțelegerea relației dintre secvența în aminoacizi și plierea proteinelor într - o structură tridimensională a datelor și a consolidat ipoteza termodinamic  (în) potrivit căruia proteina adoptă o conformație tridimensională care minimizează energia sa liberă .

Ribonuclează A este, de asemenea, prima enzimă pentru care a fost propus un mecanism de reacție corect, chiar înainte ca structura sa să fie elucidată. Este, de asemenea, prima proteină care demonstrează efectul izomerizării și nu a legăturilor peptidice native înainte de reziduurile de prolină în timpul plierii .

Ribonucleaza pancreatică bovină a fost , de asemenea , primul model de proteine studiate utilizând tehnici cum ar fi absorbanță , dicroismul circular , spectroscopie Raman , cu rezonanță electronică paramagnetice și rezonanță magnetică nucleară , sau să facă obiectul cercetării. Metode de studiu chimice cum ar fi modificarea chimică a expus catene laterale , recunoașterea antigenului și proteoliza limitată a segmentelor dezordonate. Ribonuclează S care rezultă din tratarea A ribonucleazei de subtilizină , a fost a treia proteină a cărei structură tridimensională a fost rezolvată prin cristalografie în 1967.

Note și referințe

  1. (în) Alexander Wlodawer L. Anders Svensson, Lennart Sjoelin și Gary L. Gilliland , „  Structura ribonucleazei fără fosfat A rafinată la 1,26 Å  " , Biochimie , vol.  27, n o  8, 19 aprilie 1968, p.  2705-2717 ( PMID  3401445 , DOI  10.1021 / bi00408a010 , citiți on - line )
  2. (în) Ronald T. Raines , "  Ribonuclease A  " , Chemical Reviews , Vol.  98, n o  3, 7 mai 1998, p.  1045-1066 ( PMID  11848924 , DOI  10.1021 / cr960427h , citiți online )
  3. (în) „  Premiul Nobel pentru chimie în 1972  ” (accesat la 4 iulie 2015 )  :

    „Premiul Nobel pentru chimie din 1972 a fost împărțit, o jumătate acordată lui Christian B. Anfinsen” pentru munca sa asupra ribonucleazei, în special în ceea ce privește legătura dintre secvența de aminoacizi și conformația biologic activă ”, cealaltă jumătate împreună cu Stanford Moore și William H. Stein „ pentru contribuția lor la înțelegerea legăturii dintre structura chimică și activitatea catalitică a centrului activ al moleculei de ribonuclează ”. "

  4. (în) „  Premiul Nobel pentru chimie în 1984  ” (accesat la 4 iulie 2015 )  :

    „Premiul Nobel pentru chimie 1984 a fost acordat lui Bruce Merrifield„ pentru dezvoltarea metodologiei sale de sinteză chimică pe o matrice solidă ”. "

  5. (în) „  Despre structura acizilor ribonucleici. II. Produsele acțiunii ribonucleazei  ” , Journal of Biological Chemistry , vol.  205, n o  2 Decembrie 1953, p.  767-782 ( PMID  13129256 , citiți online )
  6. (ro) FM Richards , „  Premiul nobel din 1972 pentru chimie  ” , Știință , vol.  178, nr .  4060 3 noiembrie 1972, p.  492-493 ( DOI  10.1126 / science.178.4060.492 , citiți online )
  7. (în) Garland R. Marshall, Feng Jiawen A. și Daniel J. Kuster , „  Înapoi la viitor: Ribonuclează A  ” , Peptide Science , vol.  90, n o  3, 2008, p.  259-277 ( PMID  17868092 , DOI  10.1002 / bip.20845 , citiți online )
  8. (în) Claudi M. Cuchillo M. Victòria Nogués și Ronald T. Raines , "  Ribonuclează pancreatică bovină: cincizeci de ani de la primul mecanism de reacție enzimatică  " , Biochimie , vol.  50, nr .  37, 20 septembrie 2011, p.  7835-7841 ( PMID  21838247 , PMCID  3172371 , DOI  10.1021 / bi201075b , citiți online )
  9. (în) Franz X. Schmid și Robert L. Baldwin , „  Acid catalysis of the formation of the slow-folding species of RNase A: Evidence que la proline isomerization reaction is  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States din America , vol.  75, nr .  10, 1 st octombrie 1978, p.  4764-4768 ( PMID  283390 , PMCID  336200 , DOI  10.1073 / pnas.75.10.4764 , citiți online )
  10. (în) HW Wyckoff, Karl D. Hardman, NM Allewell, Tadashi Inagami, LN Johnson și Fred Richards , "  Structura ribonucleazei-S la rezoluția 3,5 A  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  242, nr .  17, 10 septembrie 1967, p.  3984-3988 ( PMID  6037556 , citiți online )