A degradoszóma [1] ( eng. degradosome ) egy többprotein bakteriális komplexum, amely részt vesz a riboszomális RNS feldolgozásában és a hírvivő RNS lebontásában , amelyet nem kódoló RNS szabályoz . RNS - helikáz B - ből , ribonukleáz E-ből (RNáz E), polinukleotid-foszforilázból és az enoláz glikolitikus enzimből [2] áll . A degradoszómák elektronmikroszkóppal tanulmányozhatók [3] .
A sejtben lévő RNS-készlet folyamatosan változik. Például Escherichia coliban az mRNS élettartama 2-25 perc, más baktériumokban ez hosszabb is lehet. Még a nyugalomban lévő sejtekben is folyamatosan tönkremegy az RNS, és az ilyenkor képződött szabad nukleotidokat tovább hasznosítják a nukleinsavak szintézisében . Az RNS-ciklus rendkívül fontos a génexpresszió szabályozásában . A bakteriális mRNS nagyon instabil az eukarióta mRNS-hez képest . Ennek oka lehet, hogy a baktériumoknak gyorsabban kell újraprogramozniuk mRNS-készletüket (és így fehérjéket ) a gyorsan változó környezeti feltételekre reagálva [1] .
Valamennyi organizmus sejtje rendelkezik speciális eszközökkel az RNS lebontására, például RNázokkal, helikázokkal, 3'-terminális nukleotidil-transzferázokkal , amelyek nukleotid-farokat adnak a transzkriptumokhoz , 5' -sapkát kötő és decapping enzimekkel, valamint különböző RNS-kötő fehérjékkel . A felsorolt fehérjék gyakran stabil multiprotein komplexekké állnak össze, amelyekben tevékenységük összehangolt. Az eukariótákban ez a komplex az exoszóma , míg a baktériumokban a degradoszóma.
Az E. coliban a degradoszómák tömege 160-400 kDa , az ülepedési állandó 8-16 S [1] . A degradoszóma elég nagy ahhoz, hogy elektronmikroszkóp alatt látható legyen a baktérium belső membránja mellett [4] . A multiprotein degradoszóma összetétele szervezetenként változhat. Az E. coliban a degradoszóma négy fő összetevőt tartalmaz:
Valószínűleg a degradoszómák közé tartozik az RNáz III , amely kétszálú RNS-régiókat hasít [1] . A degradoszóma tartalmazhatja a GroEL és a DnaK [en [1] chaperonokat is .
szorosan kapcsolódik a degradoszómához ( bár nem része a degradoszómának). Ez az enzim ATP-t képez a helikáz működéshez az (F) n + ADP → (F) n−1 + ATP [7] egyenlet szerint .
A degradoszómáknak különböző változatai vannak, amelyek különböző fehérjéket tartalmaznak. A degradoszóma további komponensei lehetnek a PcnB ( poli(A) polimeráz ) és az RhlE és SrmB RNS-helikázok. Hidegsokk körülményei között a degradoszóma CsdA RNS-helikázt tartalmazhat. Az állófázisban a degradoszóma további komponenseket tartalmazhat, például RNáz R-t (Rnr) és a feltételezett HrpA RNS-helikázt. Ezenkívül a degradoszóma fehérjék közé tartozhat a Hfq RNS chaperon [ , a prosztatasav-foszfatáz (PAP), más chaperonok és riboszomális fehérjék [8] .
Az E. coli degradoszóma pontos szerkezete nem ismert, bár létezik modell a működésére. Feltételezzük, hogy a degradoszóma szerkezete instabil, és minden egyes komponense kölcsönhatásba lép a közvetlen közelében található többi komponenssel [6] .
A degradoszóma egy nagy multienzim komplex, amely részt vesz az RNS metabolizmusában és a génexpresszió poszt-transzkripciós szabályozásában számos baktériumban, beleértve az Escherichia colit és a Pseudoalteromonas haloplanktist . Részt vesz a strukturált RNS-prekurzorok feldolgozásában azok érése során [9] [10] .
Feltételezhető, hogy az RNS-helikáz az RNS másodlagos struktúráinak feltekercselésével járulékos szerepet játszik az RNS elpusztításában . Néha az rRNS felszabadul a degradoszómákkal együtt, megerősítve, hogy ezek a komplexek részt vesznek az rRNS és az mRNS lebontásában. Nagyon kevés információ áll rendelkezésre a degradoszóma szerepéről. Az E. coli átiratok lebomlásának tanulmányozása során kimutatták, hogy az endoribonukleázok lépnek először játékba, amelyek úgy vágják le az RNS-t, hogy az exonukleázok befejezzék a keletkező fragmentumok elpusztítását. Maga az RhIB RNS-helikáz inaktív, de az RNáz E-vel való kölcsönhatás fokozhatja [11] . Az enoláz szerepe az RNS lebontás folyamatában még nem tisztázott, de növelheti a komplex specificitását [12] [13] . Ismeretes azonban, hogy a degradoszóma enoláz szükséges a glükóz transzporter mRNS gyors elpusztításához E. coliban a foszfocukor stressz hatására [14] .
A degradoszóma aktiváció az eukarióta miRNS -eknek megfelelő, nem kódoló RNS-ek hatására megy végbe. Kétféleképpen lehet az RNS-t megsemmisíteni: egy transzlációs iniciációs helyhez vagy egy kódoló szekvenciához kötődik . A Hfq chaperon szükséges ahhoz, hogy a nem kódoló RNS-t a cél-mRNS-hez kösse. A Hfq és a nem kódoló RNS kapcsolódó komplexe megakadályozza, hogy a riboszóma kötődjön a transzkriptumhoz, és aktiválja a nukleázokat (RNáz E), hogy elpusztítsa azt. A kódoló szekvenciához kötődve a komplex megakadályozza a riboszóma további mozgását, elindítva ezzel a pusztulási folyamatot [9] .
Az RNS lebomlásának folyamata nagyon összetett. Példaként tekintsük az mRNS leggyakrabban tanulmányozott Escherichia coli degradoszómák általi elpusztítását . Mind az endo-, mind az exonukleázok részt vesznek az mRNS lebontásában. Az RNáz II és a polinukleotid foszforiláz (PNPase) enzimek 3' → 5' irányban bontják le az mRNS-t. A degradoszóma 4 kompartmentet tartalmaz, amelyek több RNázt tartalmaznak. Az újonnan szintetizált mRNS kezdettől fogva polifoszfátot tartalmaz . Ezért az mRNS megsemmisítésének első lépése a defoszforiláció monofoszfát képződésével az RNS pirofoszfohidroláz hatására. Az átiratban a foszfátvégen (P-terminálison) kívül egy terminális hajtű is található . A P-terminálist az endoribonukleáz RNáz E hasítja, a hajtűt pedig RNS-helikázok távolítják el. Ha a transzkriptum további másodlagos struktúrákat is tartalmaz, akkor az exoribonukleázok (például PNPáz) munkájának egyszerűsítése érdekében a PAP polimeráz működése szükséges. Végül az egyes fragmentumokat oligoribonukleázok hasítják. Más mikroorganizmusokban a folyamat hasonló módon megy végbe, bár a komplex enzimatikus összetétele eltérő lehet. Például a Bacillus subtilisben az RNáz E helyett endoribonukleázként Y vagy J RNázokat használnak, míg az archaeában az RNS-t exoszómák bontják le [9] .
Bár a degradoszóma szerkezete dinamikus, összetétele változó, és bizonyos laboratóriumi körülmények között a degradoszómára egyáltalán nincs szükség, az evolúció során mégis megőrződött , valószínűleg annak köszönhetően, hogy számos folyamatban vesz részt. amelyek szabályozzák a génexpressziót. Kísérletileg igazolták, hogy E. coliban az exoszóma jelenléte szelektív előnyt jelent. Az E. coli degradoszóma fehérjék homológjai az élet minden területén nyomon követhetők [9] . Megjegyzendő azonban, hogy az E. coliban az RNS lebontási folyamata nem mehet végbe 5' → 3' irányban. Az E. coli mRNS 5' végén nincs sapka , és az 5' → 3' irányban működő exonukleázok ismeretlenek. Hasonló helyzet más baktériumokban is előfordul, így az 5' → 3' transzkriptumok elpusztulása az eukarióta sejtek egyedi jellemzője lehet [11] .