ENZYMOLOGY OF RNA PROCESSING ENZYMES

RNA 加工酶的酶学

基本信息

  • 批准号:
    2857280
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-01-01 至 1999-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION: Ribonuclease P (RNase P ) is a ribonucleoprotein that catalyzes the essential 5' maturation of precursor tRNA. While both the protein and RNA subunits are essential for in vivo activity, the bacterial RNase P RNA moiety exhibits catalytic activity in vitro. Mechanistic and structural investigations of this ribozyme are important because it is the only known RNA-containing nuclease that catalyzes multiple turnovers and is unchanged during catalysis. This proposal outlines a collaborative research effort between the Fierke and Christianson groups to probe the enzymology and structural biology of B. subtilis RNase P. Catalytic efficiency will be related to macromolecular structure through a combination of X-ray crystallography, kinetic and equilibrium analysis, and structural perturbation. Specifically, we aim to: (1) determine and refine the three-dimensional structure of the protein component of Bacillus subtilis RNase P; (2) investigate the catalytic mechanism of both RNase P and the 3', 5' exonuclease of DNA polymerase I using steady state and transient state kinetics to probe the dependence of catalysis on metal and phosphorothioate substitution, pH, isotopic composition of the solvent, and structural variants of the enzyme; (3) investigate the functional role of the protein component of RNase P by a combination of kinetics, footprinting, crosslinking and mutagenesis; (4) identify the position and role of essential magnesium ions by modification-interference experiments and phosphorothioate substitutions in the P RNA; (5) select RNAs that bind to the RNase P protein from libraries of fragments of RNase P RNA and completely random RNA, for use in investigating the structure of RNA-protein complexes by X-ray crystallography; and (6) explore the crystallization of a catalytically-active RNase P holoenzyme, especially using a circular RNA component.These proposed mechanistic and structure-function studies of RNase P will further our understanding of the catalytic modes used by ribozymes in comparison to protein catalysts, the relationship between RNA structure and function, and the specific interactions involved in RNA-RNA and RNA-protein binding. A fundamental understanding of these principles from in vitro experiments is a prerequisite for comprehending RNA catalysis in vivo, for designing mechanism-based drugs to inhibit RNase P and ribozymes in general, and for engineering endoribonucleases specific for particular RNA species, including the therapeutic use of ribozymes. Furthermore, since RNase P is an essential bacterial enzyme, this enzyme may represent a feasible target for novel antibiotics.
描述:核糖核酸酶 P (RNase P) 是一种核糖核蛋白, 催化前体 tRNA 必需的 5' 成熟。 虽然两者都 蛋白质和RNA亚基对于体内活动至关重要,细菌 RNase P RNA 部分在体外表现出催化活性。 机械和 这种核酶的结构研究很重要,因为它是 唯一已知的含 RNA 的核酸酶,可催化多次转换,并且是 催化过程中不变。 该提案概述了一项合作研究 Fierke 和 Christianson 小组合作探索酶学 枯草芽孢杆菌 RNase P 的结构生物学和结构生物学。催化效率为 通过结合X射线与大分子结构相关 晶体学、动力学和平衡分析以及结构 扰动。 具体来说,我们的目标是:(1)确定并完善 枯草芽孢杆菌蛋白质成分的三维结构 核糖核酸酶P; (2) 研究RNase P和3'的催化机制, 使用稳态和瞬态的 DNA 聚合酶 I 5' 核酸外切酶 动力学探讨催化对金属和硫代磷酸酯的依赖性 取代、pH、溶剂的同位素组成和结构 酶的变体; (3)研究蛋白质的功能作用 通过结合动力学、足迹、 交联和诱变; (4)明确岗位和作用 通过修饰干扰实验获得必需的镁离子 P RNA 中的硫代磷酸酯取代; (5) 选择结合的RNA 来自 RNase P RNA 片段文库的 RNase P 蛋白和 完全随机的RNA,用于研究RNA-蛋白质的结构 通过 X 射线晶体学分析复合物; (6) 探索结晶 催化活性 RNase P 全酶,特别是使用环状 RNA 这些提出的 RNase 机制和结构功能研究 P 将进一步加深我们对核酶催化模式的理解 与蛋白质催化剂相比,RNA结构与 功能,以及 RNA-RNA 和 RNA-蛋白质中涉及的特定相互作用 绑定。 从体外对这些原理有基本的了解 实验是理解 RNA 体内催化作用的先决条件 设计基于机制的药物来抑制 RNase P 和核酶, 以及用于工程化针对特定 RNA 种类的内切核糖核酸酶, 包括核酶的治疗用途。 此外,由于 RNase P 是 一种重要的细菌酶,这种酶可能代表一个可行的目标 用于新型抗生素。

项目成果

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