نقش آنزیم های ریبونوکلئاز در بیولوژی مولکولی

ریبونوکلئاز ها

Ribonuclease ها (RNase) نوعی آنزیم نوکلئاز می باشند که  کاتالیز کننده تجزیه RNA به اجزای کوچکتر هستند. همه ارگانیسم‌های مورد مطالعه ، حاوی تعداد زیادی RNase  ، از دو کلاس مختلف می باشند. این موضوع نشان دهنده قدیمی بودن فرآیند تجزیه RNA می باشد. ریبونوکلئازها یا RNA دپلیمرازها (RNA depolymerases) ، در نشخوارکنندگانی مانند گاو برای هضم مقادیر زیادی RNA ، که توسط میکروارگانیسم های معده آن ها تولید می شوند ، کارایی دارند. علاوه بر این ، مقادیر زیادی از ریبونوکلئازها در نشخوارکنندگان جهت پردازش مواد مغذی از سلولز ایفای نقش می کنند.  RNase ها نقش کلیدی در بلوغ  مولکول های  RNA ایفا می کنند ؛ از جمله ، RNA های پیام رسان که حامل مواد ژنتیکی برای ساختن پروتئین ها هستند و همچنین RNA های غیر کد کننده که در فرآیندهای سلولی مختلف شرکت می کنند. علاوه بر این ، سیستم‌های تجزیه فعال RNA  (RNase ها) ، اولین دفاع در برابر ویروس‌های RNA  می باشند. برخی از سلول ها نیز مقادیر فراوانی از RNaseهای غیر اختصاصی ، مانند A و T1 را ترشح می کنند. شایان ذکر است که همه RNA های درون سلولی با استراتژی هایی از جمله ، پوشش انتهایی ‘5 ، پلی آدنیلاسیون ‘3 انتهایی ، تشکیل دوبلکس RNA·RNA و تا شدن در یک مجتمع پروتئین RNA (ذره ریبونوکلئوپروتئین یا RNP) از فعالیت RNase ها محافظت می شوند.

طبقه بندی ریبونوکلئاز ها

 Ribonuclease ها را می توان به دو گروه اندوریبونوکلئازها (Endoribonucleases) و اگزوریبونوکلئازها (Exoribonucleases) تقسیم بندی کرد.

انواع اصلی اندوریبونوکلئازها

(Endoribonucleases) عبارتند از :

• RNase A
• RNase H
•  RNase III
• RNase L
• RNase P
• RNase PhyM
• RNase T1
• RNase T2
• RNase U2
• RNase V
• RNase E
• RNase G

انواع اصلی اگزوریبونوکلئازها

انواع اصلی اگزوریبونوکلئازها (Exoribonucleases) عبارتند از :

• Polynucleotide Phosphorylase (PNPase)
• RNase PH
• RNase R
• RNase D
• RNase T
•  Oligoribonuclease
• Exoribonuclease I
• Exoribonuclease II

خانواده ریبونوکلئاز پانکراس

Pancreatic ribonuclease family  یا خانواده ریبونوکلئاز پانکراس (RNase، RNase I ، RNase A، RNase لوزالمعده ، ریبونوکلئاز I ، اندوریبونوکلئاز I ، ریبونوکلئیک فسفاتاز، ریبونوکلئاز قلیایی، ریبونوکلئاز) یک خانواده بزرگ از اندونوکلئازهای اختصاصی پیریمیدین می باشند که در لوزالمعده بعضی از پستانداران و خزندگان یافت می شوند. به طور خاص ، این آنزیم ها در برش اندونوکلئولیتیک ‘3فسفومنو نوکلئوتید   و ‘3فسفوالیگونوکلئوتید  که به C-P یا U-P با واسطه های فسفات حلقوی ‘2 ،’3 ختم می شوند ، نقش دارند.

آنزیم ریبونوکلئاز می تواند مارپیچ RNA را ، با کمپلکس شدن با RNA تک رشته ای باز کند. این کمپلکس توسط یک برهمکنش گسترده کاتیون-آنیون چند سایتی ، بین باقی مانده های لیزین و آرژنین گروه های آنزیمی و فسفات نوکلئوتیدها ، ایجاد می شود. ساختار و پویایی این آنزیم ها ، با عملکردهای بیولوژیکی متنوع آنها مرتبط می باشد.

انواعی از اندوریبونوکلئازها از جمله RNase A ، برای حذف RNA ، طی فرایند تخلیص پلاسمید و DNA ژنومی در بیولوژی مولکولی کاربرد دارند.  آنزیم بالغ RNase A ، دارای 124 باقیمانده اسید آمینه می باشد ( بدون کربوهیدرات). برخلاف سایر آنزیم‌ها ، این آنزیم شامل 19 اسید آمینه  از 20 اسید آمینه موجود (به استثنای تریپتوفان) ، می باشد. این زنجیره پلی پپتیدی منفرد ، توسط چهار پیوند دی سولفیدی به هم متصل می‌شود که به پایداری RNase A کمک می‌کند. ریبونوکلئاز لوزالمعده گاوی A یا RNase A ، به عنوان یک آنزیم پایه ، جهت مطالعه ساختار و عملکرد پروتئین ، تکامل مولکولی ، کاتالیز آنزیمی ، تاخوردگی پروتئین ، protein semisynthesis ، طیف‌ سنجی NMR پروتئین و الیگومریزاسیون پروتئین (protein oligomerization) ، در دانش مولکولی مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل وجود ریبونوکلئازهای موجود در محیط ، استخراج RNA با سختی هایی همراه است. از این رو ، تمام مواد و تجهیزات مورد نیاز جهت استخراج و کار با RNA  ، حتما باید RNase free باشند.

دیگر پروتئین های متعلق به ابرخانواده ریبونوکلئازهای پانکراس

سایر پروتئین های متعلق به ابرخانواده ریبونوکلئازهای پانکراس عبارتند از :

• کیسه منی گاوی (bovine seminal vesicle)
• ریبونوکلئازهای مغز(brain ribonucleases)
• ریبونوکلئازهای غیر ترشحی کلیه (kidney non-secretory ribonucleases)
• ریبونوکلئازهای نوع کبد (liver-type ribonucleases )
•  آنژیوژنین (angiogenin ) که باعث ایجاد عروق در بافت های طبیعی و بدخیم می گردد
• پروتئین کاتیونی ائوزینوفیل (eosinophil cationic protein)
• سیتوتوکسین (cytotoxin) و هلمینتو توکسین (helminthotoxin) با فعالیت ریبونوکلئازی
• ریبونوکلئاز کبد قورباغه (frog liver ribonuclease) و لکتین متصل به اسید سیالیک قورباغه (frog sialic acid-binding lectin)

از این رو ، پودر لیوفیلیزه RNase A  که توسط شرکت یکتا تجهیز آزما ارائه می گردد ، جهت حذف RNA درفرایند استخراج پلاسمید ، حذف باندهای غیر اختصاصی  RNA، آنالیز توالی های RNA ، هیدرولیز RNA موجود در نمونه های پروتئینی و خالص سازی  DNA ، پیشنهاد می شود.

•  ریبونوکلئاز (Ribonuclease ) به چه آنزیم هایی اطلاق می شود؟

Ribonuclease  یا همان   RNase نوعی آنزیم نوکلئاز می باشند که  کاتالیز کننده تجزیه RNA به اجزای کوچکتر هستند.

• نقش کلیدی RNase ها در  بدن چیست؟

RNase ها نقش کلیدی در بلوغ  مولکول های  RNA ایفا می کنند ؛ از جمله ، RNA های پیام رسان که حامل مواد ژنتیکی برای ساختن پروتئین ها هستند و همچنین RNA های غیر کد کننده که در فرآیندهای سلولی مختلف شرکت می کنند. علاوه بر این ، سیستم‌های تجزیه فعال RNA  (RNase ها) ، اولین دفاع در برابر ویروس‌های RNA  می باشند.

• انواع اصلی اگزوریبونوکلئازها (Exoribonucleases) کدام است؟

Polynucleotide Phosphorylase (PNPase) ، RNase PH ، RNase R  ، RNase D ، RNase T ، Oligoribonuclease، Exoribonuclease I ،  Exoribonuclease II.

• RNAase  –   مورد استفاده در بیولوژی مولکولی کدام  اندوریبونوکلئاز است؟

از اندوریبونوکلئازها از جمله RNase A ، برای حذف RNA ، طی فرایند تخلیص پلاسمید و DNA ژنومی در بیولوژی مولکولی کاربرد دارند.