酵母Xrn1の生化学的特性評価

Biochemical Characterization of Yeast Xrn1.

• Conner J Langeberg
• William R W Welch
• John V McGuire
• Alison Ashby
• Alexander D Jackson
• Erich G Chapman

抄録

メッセンジャーRNAの分解は、遺伝子発現全体の重要な構成要素です。真核生物の mRNA 分解の最終段階では、エクソリボヌクレアーゼ 1 (Xrn1) は、2価金属イオン触媒を用いて RNA 分子の 5' → 3' プロセスの加水分解を行います。5' → 3' RNA分解機構の研究を開始するために、我々の研究室では、C末端で切断されたXrn1のバージョンを発現させ、第二世代の時間分解蛍光RNA分解アッセイを使用して、その酵素学を探索しました。このシステムを用いて、5'-一リン酸化RNA基質に対するXrn1の選好性、そのpH依存性、および分子の保存された触媒コアにおける活性部位の変異の重要性を定量的に調べた。さらに、我々は、分子間ヘアピン構造とRNA-DNAハイブリッドデュプレックスシステムの両方で5'一本鎖領域を含むRNAに対するXrn1の嗜好性を探っています。これらの結果は、中心的に重要な酵素であるXrn1の生化学的特性が多くのRNA分解や処理経路に影響を与えていることを示しており、Xrn1の理解を拡大し、確固たるものにしている。

Messenger RNA degradation is an important component of overall gene expression. During the final step of eukaryotic mRNA degradation, exoribonuclease 1 (Xrn1) carries out 5' → 3' processive, hydrolytic degradation of RNA molecules using divalent metal ion catalysis. To initiate studies of the 5' → 3' RNA decay machinery in our lab, we expressed a C-terminally truncated version of Xrn1 and explored its enzymology using a second-generation, time-resolved fluorescence RNA degradation assay. Using this system, we quantitatively explored Xrn1's preference for 5'-monophosphorylated RNA substrates, its pH dependence, and the importance of active site mutations in the molecule's conserved catalytic core. Furthermore, we explore Xrn1's preference for RNAs containing a 5' single-stranded region both in an intermolecular hairpin structure and in an RNA-DNA hybrid duplex system. These results both expand and solidify our understanding of Xrn1, a centrally important enzyme whose biochemical properties have implications in numerous RNA degradation and processing pathways.