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士鋒生物Dicer酶結(jié)構(gòu)及作用原理
點(diǎn)擊次數(shù)：1450 發(fā)布時(shí)間：2014-7-18
1、DICEr酶
在RNA干擾研究中會(huì)用到Dicer酶，Dicer酶是RNaseIII型家族中的蛋白酶，可特異識(shí)別dsRNA，它可以切割以各種方式進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)的dsRNA，將其切割成19-21bp大小的短RNAs。
Dicer是來(lái)自果蠅RNA干擾必須的RNaseIII型蛋白。Dicer酶是RNase III家族中特異識(shí)別雙鏈RNA的一員，它能以一種ATP依賴的方式逐步切割由外源導(dǎo)入或者由轉(zhuǎn)基因，病毒感染等各種方式引入的雙鏈RNA，切割將RNA降解為19-21bp的雙鏈RNAs(sirnas)，每個(gè)片段的3’端都有2個(gè)堿基突出。
在研究RNA干擾機(jī)制的過(guò)程中，Bernstein等從已經(jīng)發(fā)生RNA干擾的果蠅S2細(xì)胞中純化了一種核酸酶Dicer，從中分離出21~23個(gè)堿基對(duì)的dsRNA段。說(shuō)明該核酸酶具有序列特異性，它能降解與dsRNA具有同源序列的mRNA。研究表明Dicer是來(lái)自果蠅RNA干擾必須的RNaseIII型蛋白，含有一個(gè)解旋酶、結(jié)構(gòu)域、富含谷氨酸區(qū)、一個(gè)PAZ結(jié)構(gòu)域、PiWi區(qū)、RNaseIII和dsRNA結(jié)合區(qū)。Dicer在催化過(guò)程中以二聚體的形式出現(xiàn)，其催化結(jié)構(gòu)域在dsRNA上反平行排列，形成4個(gè)活性位點(diǎn)，但只有兩側(cè)的2個(gè)位點(diǎn)有內(nèi)切核酸酶活性。
2、Dicer的作用機(jī)制Bernstein認(rèn)為分二步:
*步：Dicer結(jié)合到dsRNA，dsRNA被加工成許多短片段，每個(gè)片段約22nt。
第二步：Dicer通過(guò)PAZ與含有PAZ的Argonaute蛋白結(jié)合，而RNase與后者形成多個(gè)亞單元的復(fù)合物，這樣使得22ntsiRNA特異性的決定靶基因的降解反應(yīng)。這個(gè)22ntsiRNA被稱為引導(dǎo)RNA，它可以將多單元復(fù)合物引到靶基因mRNA處。因?yàn)橛幸龑?dǎo)siRNA在起作用，所以只要有少量的dsRNA就可以引發(fā)大量的切割mRNA反應(yīng)。
病毒基因、人工轉(zhuǎn)入基因、轉(zhuǎn)座子等外源性基因隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組內(nèi)，并利用宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時(shí)，常產(chǎn)生一些dsRNA。宿主細(xì)胞對(duì)這些dsRNA迅即產(chǎn)生反應(yīng)，
3、Dicer酶在RNA干擾中的作用原理：
Dicer酶結(jié)構(gòu)及作用原理
其胞質(zhì)中的核酸內(nèi)切酶Dicer將dsRNA切割成多個(gè)具有特定長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)的小片段RNA(大約21～23 bp)，即siRNA。siRNA在細(xì)胞內(nèi)RNA解旋酶的作用下解鏈成正義鏈和反義鏈，繼之由反義siRNA再與體內(nèi)一些酶(包括內(nèi)切酶、外切酶、解旋酶等)結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RNA-induced silencing complex，RISC)。RISC與外源性基因表達(dá)的mRNA的同源區(qū)進(jìn)行特異性結(jié)合，RISC具有核酸酶的功能，在結(jié)合部位切割mRNA，切割位點(diǎn)即是與siRNA中反義鏈互補(bǔ)結(jié)合的兩端。被切割后的斷裂mRNA隨即降解，從而誘發(fā)宿主細(xì)胞針對(duì)這些mRNA的降解反應(yīng)。siRNA不僅能引導(dǎo)RISC切割同源單鏈mRNA，而且可作為引物與靶RNA結(jié)合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRP)作用下合成更多新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割產(chǎn)生大量的次級(jí)siRNA，從而使RNAi的作用進(jìn)一步放大，zui終將靶mRNA*降解。
4、Dicer酶結(jié)構(gòu)
HHMI的科研人員經(jīng)多年研究，分析出Dicer酶的分子結(jié)構(gòu)圖。這一研究結(jié)果解釋了細(xì)胞在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中如何進(jìn)行選擇性的基因沉默，該文章發(fā)表在Science雜志上。來(lái)自加州大學(xué)Berkeley分校的科學(xué)家為細(xì)胞是如何選擇性沉默某些基因，從而完成大腦發(fā)育或者干細(xì)胞分化這一過(guò)程提供了新的信息。