Sequence-specific endoribonucleases

Postepy Biochem. 2016;62(3):303-314.

Abstract

Ribonucleases are nucleolytic enzymes that commonly occur in living organisms and act by cleaving RNA molecules. These enzymes are involved in basic cellular processes, including the RNA maturation that accompanies the formation of functional RNAs, as well as RNA degradation that enables removal of defective or dangerous molecules or ones that have already fulfilled their cellular functions. RNA degradation is also one of the main processes that determine the amount of transcripts in the cell and thus it makes an important element of the gene expression regulation system. Ribonucleases can catalyse reactions involving RNA molecules containing specific sequences, structures or sequences within a specific structure, they can also cut RNAs non-specifically. In this article, we discuss ribonucleases cleaving the phosphodiester bond inside RNA molecules within or close to particular sequences. We also present examples of protein engineering of ribonucleases towards the development of molecular tools for sequence-specific cleavage of RNA.

Rybonukleazy są to enzymy nukleolityczne rozkładające cząsteczki RNA powszechnie występujące w organizmach żywych. Enzymy te są zaangażowane w podstawowe procesy komórkowe, między innymi w dojrzewanie RNA towarzyszące powstaniu funkcjonalnych cząsteczek, jak i degradację RNA umożliwiającą usuwanie cząsteczek wadliwych, obcych lub takich, które spełniły już swoje funkcje komórkowe. Degradacja RNA jest również jednym z głównych procesów determinujących poziom akumulacji transkryptów w komórce, a co za tym idzie ważnym elementem systemu regulacji ekspresji genów. Rybonukleazy mogą katalizować reakcje z udziałem cząsteczek RNA zawierających swoiste sekwencje, struktury lub sekwencje w obrębie konkretnej struktury, mogą też przecinać cząsteczki RNA niespecyficznie. W niniejszym artykule przedstawiamy wybrane endorybonukleazy przecinające wiązanie fosfodiestrowe wewnątrz cząsteczek RNA w specyficznie rozpoznawanych sekwencjach lub ich pobliżu. Przedstawiamy również przykłady konstruowania rybonukleaz z myślą o zapotrzebowaniu na specyficzne narzędzia molekularne, które mogłyby zostać wykorzystane między innymi w pracy badawczej nad cząsteczkami RNA.

Keywords: RNA cleavage; RNA-protein complexes; protein engineering; ribonucleases.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Animals
  • Bacteria / enzymology
  • Endoribonucleases / metabolism*
  • Eukaryota / enzymology
  • Humans
  • RNA / metabolism
  • RNA Stability
  • Viruses / enzymology

Substances

  • RNA
  • Endoribonucleases