ఆర్గోనాట్
| ఆర్గానోట్ పివి డొమైన్ | |
|---|---|
| దీని నుండి ఒక ఆర్గానోట్ ప్రోటీన్ | పైరోకోకస్ ఫ్యూరియోసస్ . PDB 1U04 . PIWI డొమైన్ కుడివైపున, PAZ డొమైన్ ఎడమవైపున ఉన్నాయి. |
| గుర్తింపు సంఖ్యలు | |
| చిహ్నం | Piwi |
| Pfam | PF02171 |
| InterPro | IPR003165 |
| PROSITE | PS50822 |
| CDD | cd02826 |
| అందుబాటులో ఉన్న ప్రోటీన్ నిర్మాణాలు: | PDB IPR003165 PF02171 ( ECOD ; PDBsum ) AlphaFold IPR003165 PF02171 |
ఆర్గోనాట్ (అయోమయ నివృత్తి) ఆర్గోనాట్ (Argonaute) ప్రోటీన్ కుటుంబం, పరిణామక్రమంలో సంరక్షించబడిన స్టెమ్ సెల్ పనితీరు కోసం మొదట కనుగొనబడింది,[1] ఇది RNA-induced silencing complex (RISC) లోని ముఖ్యమైన భాగాలగా RNA సైలెన్సింగ్ ప్రక్రియలలో కేంద్ర పాత్రను పోషిస్తుంది. RISC అనేది RNA ఇంటర్ఫరెన్స్ (RNAi) అని పిలువబడే జన్యు నిశ్శబ్ద (gene silencing) దృగ్విషయానికి బాధ్యత వహిస్తుంది.[2] ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లు microRNAలు (miRNAs), small interfering RNAలు (siRNAs) మరియు piwi-interacting RNAలు (piRNAs) వంటి వివిధ రకాల చిన్న non-coding RNAలను బంధిస్తాయి. చిన్న RNAలు ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లను వాటి నిర్దిష్ట లక్ష్యాలకు క్రమ అనుబంధం (base pairing) ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేస్తాయి, ఇది mRNA క్లీవేజ్, translation నిరోధం మరియు/లేదా mRNA క్షీణత ప్రారంభానికి దారితీస్తుంది.[3]
ఈ ప్రోటీన్ కుటుంబం పేరు Arabidopsis thaliana లోని AGO1 ఉత్పరివర్తన (mutation) వల్ల కలిగే మ్యుటాంట్ ఫినోటైప్ నుండి ఉద్భవించింది, దీనిని బోహ్మెర్ట్ మరియు ఇతరులు పెలాజిక్ ఆక్టోపస్ Argonauta argo రూపంతో పోల్చారు.[4]
RNA ఇంటర్ఫరెన్స్
RNA interference (RNAi) అనేది ఒక జీవ ప్రక్రియ, దీనిలో RNA అణువులు నిర్దిష్ట mRNA అణువులను నాశనం చేయడం ద్వారా లేదా అనువాదాన్ని (translation) అణచివేయడం ద్వారా gene expressionను నిరోధిస్తాయి.[5] పరాన్నజీవి న్యూక్లియోటైడ్ క్రమాల నుండి కణాలను రక్షించడంలో RNAi ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది . జంతువులతో సహా యూకారియోట్లలో, RNAi ఎంజైమ్ Dicer ద్వారా ప్రారంభించబడుతుంది. Dicer పొడవైన డబుల్-స్ట్రాండెడ్ RNA (dsRNA, వైరస్లలో తరచుగా కనిపిస్తుంది మరియు small interfering RNA) అణువులను సుమారు 20 న్యూక్లియోటైడ్ siRNAల చిన్న డబుల్ స్ట్రాండెడ్ ముక్కలుగా విడగొడుతుంది. dsRNA అప్పుడు రెండు సింగిల్-స్ట్రాండెడ్ RNAలుగా (ssRNA) వేరు చేయబడుతుంది – ప్యాసింజర్ స్ట్రాండ్ మరియు గైడ్ స్ట్రాండ్. తదనంతరం, ప్యాసింజర్ స్ట్రాండ్ క్షీణిస్తుంది, అయితే గైడ్ స్ట్రాండ్ RNA-induced silencing complex (RISC) లో విలీనం చేయబడుతుంది. RNAi యొక్క అత్యంత బాగా అధ్యయనం చేయబడిన ఫలితం పోస్ట్-ట్రాన్స్క్రిప్షనల్ జీన్ సైలెన్సింగ్, ఇది గైడ్ స్ట్రాండ్ మెసెంజర్ RNA అణువులోని పరిపూరకరమైన క్రమంతో జతకట్టినప్పుడు మరియు RNA-ఇండ్యూస్డ్ సైలెన్సింగ్ కాంప్లెక్స్ యొక్క కోర్లో ఉన్న ఆర్గోనాట్ ద్వారా క్లీవేజ్ను ప్రేరేపించినప్పుడు జరుగుతుంది.[6]
ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లు RNA-ఇండ్యూస్డ్ సైలెన్సింగ్ కాంప్లెక్స్లో క్రియాశీల భాగం, ఇవి వాటి బంధిత siRNAకి పరిపూరకరమైన లక్ష్య mRNA స్ట్రాండ్ను క్లీవ్ చేస్తాయి.[7] సిద్ధాంతపరంగా dicer చిన్న డబుల్-స్ట్రాండెడ్ ముక్కలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది కాబట్టి రెండు ఫంక్షనల్ సింగిల్-స్ట్రాండెడ్ siRNAలు కూడా ఉత్పత్తి కావాలి. కానీ ఇక్కడ ఉన్న రెండు సింగిల్-స్ట్రాండెడ్ RNAలలో ఒకటి మాత్రమే లక్ష్య mRNAతో బేస్ పెయిర్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. దీనిని గైడ్ స్ట్రాండ్ అని పిలుస్తారు, ఇది ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లో విలీనం చేయబడి జన్యు నిశ్శబ్దానికి దారితీస్తుంది. ప్యాసింజర్ స్ట్రాండ్ అని పిలువబడే మరొక సింగిల్-స్ట్రాండెడ్ RNA, RNA-ఇండ్యూస్డ్ సైలెన్సింగ్ కాంప్లెక్స్ ప్రక్రియలో క్షీణిస్తుంది.[8]
ఆర్గోనాట్ చిన్న RNAతో అనుబంధించబడిన తర్వాత, PIWI డొమైన్ ద్వారా లభించే ఎంజైమాటిక్ చర్య చిన్న ఇంటర్ఫెరింగ్ RNA యొక్క ప్యాసింజర్ స్ట్రాండ్ను మాత్రమే క్లీవ్ చేస్తుంది. RNA స్ట్రాండ్ విభజన మరియు ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లో విలీనం RNA డ్యూప్లెక్స్ యొక్క 5′-చివరల వద్ద హైడ్రోజన్ బాండ్ పరస్పర చర్య యొక్క బలం ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేయబడతాయి, దీనిని అసమానత నియమం (asymmetry rule) అని పిలుస్తారు. అలాగే ఇంటర్మీడియట్ RNA డ్యూప్లెక్స్ యొక్క రెండు స్ట్రాండ్ల మధ్య పరిపూరకత యొక్క స్థాయి miRNAలు వివిధ రకాల ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లలో ఎలా క్రమబద్ధీకరించబడతాయో నిర్వచిస్తుంది.
జంతువులలో, miRNAతో అనుబంధించబడిన ఆర్గోనాట్ mRNA యొక్క 3′-అన్ట్రాన్స్లేటెడ్ ప్రాంతానికి బంధిస్తుంది మరియు వివిధ మార్గాల్లో ప్రోటీన్ల ఉత్పత్తిని నిరోధిస్తుంది. లక్ష్య mRNAకి ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ల నియామకం mRNA క్షీణతను ప్రేరేపిస్తుంది. ఆర్గోనాట్-miRNA కాంప్లెక్స్ mRNA యొక్క 5′-చివర వద్ద ఫంక్షనల్ ribosomeల ఏర్పాటును కూడా ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఇక్కడ ఉన్న కాంప్లెక్స్ అనువాద ప్రారంభ కారకాలతో పోటీపడుతుంది మరియు/లేదా ribosome అసెంబ్లీని రద్దు చేస్తుంది. అలాగే, ఆర్గోనాట్-miRNA కాంప్లెక్స్ peptideలు లేదా పోస్ట్ ట్రాన్స్లేషనల్ మోడిఫైయింగ్ ఎంజైమ్ల వంటి సెల్యులార్ కారకాలను నియమించడం ద్వారా ప్రోటీన్ ఉత్పత్తిని సర్దుబాటు చేయగలదు, ఇవి పెరుగుతున్న పాలిపెప్టైడ్లను క్షీణింపజేస్తాయి.[9]
మొక్కలలో, de novo డబుల్-స్ట్రాండెడ్ (ds) RNA డ్యూప్లెక్స్లు లక్ష్య mRNAతో ఉత్పత్తి చేయబడిన తర్వాత, తెలియని RNase-III-వంటి ఎంజైమ్ కొత్త siRNAలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి PIWI డొమైన్లను కలిగి ఉన్న ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లపై లోడ్ చేయబడతాయి, ఇవి ఉత్ప్రేరక amino acid అవశేషాలను కలిగి ఉండవు, ఇది మరొక స్థాయి నిర్దిష్ట జన్యు నిశ్శబ్దాన్ని ప్రేరేపించవచ్చు.
ఫంక్షనల్ డొమైన్లు మరియు యంత్రాంగం
ఆర్గోనాట్ (AGO) జన్యు కుటుంబం ఆరు లక్షణ డొమైన్లను కలిగి ఉంటుంది: N- టెర్మినల్ (N), లింకర్-1 (L1), PAZ, లింకర్-2 (L2), Mid, మరియు C-టెర్మినల్ PIWI డొమైన్.[9]
PAZ డొమైన్ Drosophila Piwi, Arabidopsis Argonaute-1, మరియు Arabidopsis Zwille (పిన్హెడ్ అని కూడా పిలుస్తారు, మరియు తరువాత ఆర్గోనాట్-10గా పేరు మార్చబడింది) కోసం పేరు పెట్టబడింది, ఇక్కడ ఈ డొమైన్ మొదట సంరక్షించబడినట్లు గుర్తించబడింది. PAZ డొమైన్ అనేది ఒక RNA బైండింగ్ మాడ్యూల్, ఇది siRNA, miRNA మరియు piRNAల సింగిల్-స్ట్రాండెడ్ 3′ చివరలను, క్రమ స్వతంత్ర పద్ధతిలో గుర్తిస్తుంది.
PIWI అనేది డ్రోసోఫిలా పివి ప్రోటీన్ పేరు మీద పెట్టబడింది. నిర్మాణపరంగా RNaseHని పోలి ఉండే PIWI డొమైన్ లక్ష్య క్లీవేజ్కు అవసరం. ఆస్పార్టేట్-ఆస్పార్టేట్-గ్లుటామేట్ ట్రయాడ్తో కూడిన యాక్టివ్ సైట్ ఉత్ప్రేరకానికి అవసరమైన డైవాలెంట్ మెటల్ అయాన్ను కలిగి ఉంటుంది. పరిణామక్రమంలో ఈ సంరక్షించబడిన లక్షణాన్ని కోల్పోయిన AGO కుటుంబ సభ్యులకు క్లీవేజ్ చర్య ఉండదు. మానవ AGOలో, PIWI మోటిఫ్ PIWI బాక్స్ వద్ద ప్రోటీన్-ప్రోటీన్ పరస్పర చర్యను కూడా మధ్యవర్తిత్వం చేస్తుంది, ఇక్కడ అది RNase III డొమైన్ వద్ద Dicerకి బంధిస్తుంది.[10]
PIWI మరియు Mid డొమైన్ల ఇంటర్ఫేస్ వద్ద siRNA, miRNA లేదా piRNA యొక్క 5′ ఫాస్ఫేట్ ఉంటుంది, ఇది పనితీరులో అవసరమని కనుగొనబడింది. Mid లోపల MC మోటిఫ్ ఉంటుంది, ఇది eIF4Eలో కనిపించే క్యాప్-బైండింగ్ స్ట్రక్చర్ మోటిఫ్ను అనుకరించే హోమోలాగ్ నిర్మాణం. MC మోటిఫ్ mRNA క్యాప్ బైండింగ్లో పాల్గొనదని తరువాత కనుగొనబడింది [9]
కుటుంబ సభ్యులు
మానవులలో, ఎనిమిది AGO కుటుంబ సభ్యులు ఉన్నారు, వారిలో కొందరు తీవ్రంగా పరిశోధించబడుతున్నారు. అయినప్పటికీ, AGO1–4 miRNAని లోడ్ చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఎండోన్యూక్లియేజ్ చర్య మరియు తద్వారా RNAi-ఆధారిత జన్యు నిశ్శబ్దం ప్రత్యేకంగా AGO2కి చెందినవి. కుటుంబం అంతటా PAZ మరియు PIWI డొమైన్ల క్రమ సంరక్షణను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, AGO2 యొక్క ప్రత్యేకత N-టెర్మినస్ లేదా PAZ మరియు PIWI మోటిఫ్లను కలిపే స్పేసింగ్ ప్రాంతం నుండి ఉద్భవించిందని భావించబడుతుంది.[10]
మొక్కలలోని అనేక AGO కుటుంబ సభ్యులు కూడా అధ్యయనాన్ని ఆకర్షిస్తాయి. AGO1 miRNA సంబంధిత RNA క్షీణతలో పాల్గొంటుంది మరియు మార్ఫోజెనిసిస్లో కేంద్ర పాత్ర పోషిస్తుంది. కొన్ని జీవులలో, ఇది ఎపిజెనెటిక్ సైలెన్సింగ్ కోసం ఖచ్చితంగా అవసరం. ఇది miRNA ద్వారానే నియంత్రించబడుతుంది. AGO4 RNAi నిర్దేశిత RNA క్షీణతలో కాకుండా, DNA మిథైలేషన్ మరియు ఇతర ఎపిజెనెటిక్ నియంత్రణలో, చిన్న RNA (smRNA) మార్గం ద్వారా పాల్గొంటుంది. AGO10 మొక్కల అభివృద్ధిలో పాల్గొంటుంది. AGO7 AGO 1 మరియు 10 నుండి భిన్నమైన పనితీరును కలిగి ఉంది మరియు ట్రాన్స్జీన్ల ద్వారా ప్రేరేపించబడిన జన్యు నిశ్శబ్దంలో కనిపించదు. బదులుగా, ఇది మొక్కలలో అభివృద్ధి సమయానికి సంబంధించినది.[11]
వ్యాధి మరియు చికిత్సా సాధనాలు
ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్లు క్యాన్సర్లతో సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని నివేదించబడింది.[12][13] ప్యాంక్రియాటిక్ క్యాన్సర్ వంటి నిర్దిష్ట గుర్తించబడిన జన్యువుల ఎంపిక లేదా పెరిగిన వ్యక్తీకరణతో కూడిన వ్యాధుల కోసం, RNA ఇంటర్ఫరెన్స్ యొక్క అధిక క్రమ నిర్దిష్టత దీనిని తగిన చికిత్సగా మార్చవచ్చు, ముఖ్యంగా ఉత్పరివర్తన చెందిన endogenous జన్యు క్రమాలతో సంబంధం ఉన్న క్యాన్సర్లను ఎదుర్కోవడానికి ఇది చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది. అనేక చిన్న నాన్-కోడింగ్ RNAలు (microRNAs) మానవ క్యాన్సర్లతో సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని నివేదించబడింది, ఉదాహరణకు miR-15a మరియు miR-16a రోగులలో తరచుగా తొలగించబడతాయి మరియు/లేదా తక్కువగా వ్యక్తీకరించబడతాయి. miRNAs యొక్క జీవసంబంధమైన విధులు పూర్తిగా అర్థం కాకపోయినప్పటికీ, అభివృద్ధి మరియు జీవక్రియ సమయంలో కణాల విస్తరణ మరియు కణ మరణం యొక్క సమన్వయంలో miRNAs పాత్రలు వెల్లడయ్యాయి. miRNAs వివిధ స్థాయిలలో ప్రతికూల లేదా సానుకూల నియంత్రణను నిర్దేశించగలవని నమ్ముతారు, ఇది నిర్దిష్ట miRNAs మరియు లక్ష్య బేస్ పెయిర్ పరస్పర చర్య మరియు వాటిని గుర్తించే కోఫాక్టర్లపై ఆధారపడి ఉంటుంది.[14]
అనేక virusలు తమ జన్యు పదార్ధంగా DNA కంటే RNAని కలిగి ఉంటాయని మరియు డబుల్-స్ట్రాండెడ్ RNAని తయారు చేసేటప్పుడు వాటి జీవిత చక్రంలో కనీసం ఒక దశ గుండా వెళతాయని విస్తృతంగా తెలిసినందున, RNA ఇంటర్ఫరెన్స్ వైరస్ల నుండి జీవులను రక్షించడానికి సంభావ్య పరిణామపరంగా పురాతన యంత్రాంగంగా పరిగణించబడింది. Dicer ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన చిన్న ఇంటర్ఫెరింగ్ RNAలు ఒక ఎండోన్యూక్లియేజ్, RNA-induced silencing complex (RISC)ని mRNAకి మార్గనిర్దేశం చేయడం ద్వారా క్రమ నిర్దిష్ట, పోస్ట్-ట్రాన్స్క్రిప్షనల్ జన్యు నిశ్శబ్దానికి కారణమవుతాయి. ఈ ప్రక్రియ Neurospora ఫంగస్ (దీనిని క్వెల్లింగ్ అని పిలుస్తారు), మొక్కలు (పోస్ట్-ట్రాన్స్క్రిప్షనల్ జీన్ సైలెన్సింగ్) మరియు క్షీరద కణాలలో (RNAi) వంటి అనేక రకాల జీవులలో చూడబడింది. చిన్న RNA మరియు లక్ష్యం మధ్య పూర్తి లేదా దాదాపు పూర్తి క్రమ పరిపూరకత ఉంటే, RISC యొక్క ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ భాగం లక్ష్య ట్రాన్స్క్రిప్ట్ యొక్క క్లీవేజ్ను మధ్యవర్తిత్వం చేస్తుంది, ఈ యంత్రాంగం ప్రధానంగా అనువాద అణచివేతను కలిగి ఉంటుంది.
ప్రోకారియోటిక్ ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ల బయోటెక్నాలజికల్ అప్లికేషన్లు
2016లో, హెబీ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీకి చెందిన ఒక బృందం Natronobacterium gregoryi నుండి ప్రోకారియోటిక్ ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ను ఉపయోగించి జన్యు సవరణను నివేదించింది. అయితే, జన్యు సవరణ కోసం DNA-గైడెడ్ న్యూక్లియేజ్లుగా ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ల అప్లికేషన్ కోసం సాక్ష్యాలు ప్రశ్నించబడ్డాయి, ప్రముఖ జర్నల్ నుండి క్లెయిమ్ ఉపసంహరణతో.[15] 2017లో, యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఇల్లినాయిస్కు చెందిన ఒక బృందం Pyrococcus furiosus (PfAgo) నుండి తీసుకున్న ప్రోకారియోటిక్ ఆర్గోనాట్ ప్రోటీన్ను గైడ్ DNAతో పాటు artificial restriction enzymeలుగా in vitro DNAని సవరించడానికి ఉపయోగించినట్లు నివేదించింది.[16] PfAgo ఆధారిత కృత్రిమ రిస్ట్రిక్షన్ ఎంజైమ్లను ఎంజైమాటిక్ నికింగ్ ద్వారా స్థానిక DNA క్రమాలలో డేటాను నిల్వ చేయడానికి కూడా ఉపయోగించారు.[17]
సూచనలు
- ↑ (December 1998). "A novel class of evolutionarily conserved genes defined by piwi are essential for stem cell self-renewal". Genes & Development. 12 (23) 3715–3727. doi:10.1101/gad.12.23.3715.
- ↑ (June 2022). "The multiplicity of Argonaute complexes in mammalian cells". J Pharmacol Exp Ther. 384 (1) 1–9. doi:10.1124/jpet.122.001158.
- ↑ (July 2015). "Towards a molecular understanding of microRNA-mediated gene silencing". Nature Reviews. Genetics. 16 (7) 421–433. doi:10.1038/nrg3965.
- ↑ (January 1998). "AGO1 defines a novel locus of Arabidopsis controlling leaf development". The EMBO Journal. 17 (1) 170–180. doi:10.1093/emboj/17.1.170.
- ↑ (August 2010). "Mammalian microRNAs predominantly act to decrease target mRNA levels". Nature. 466 (7308) 835–840. doi:10.1038/nature09267.
- ↑ (Sep 2024). "DICER1 rs3742330 and AGO1 rs636832 polymorphisms and acute lymphoblastic leukemia in Greek children and adolescents: A case-control study". Gene Reports. 37 (December 2024). doi:10.1016/j.genrep.2024.102043.
- ↑ (August 2013). "A lethal dose of RNA". Science. 341 (6147) 732–733. doi:10.1126/science.341.6147.732.
- ↑ (November 2005). "Human RISC couples microRNA biogenesis and posttranscriptional gene silencing". Cell. 123 (4) 631–640. doi:10.1016/j.cell.2005.10.022.
- ↑ 9.0 9.1 9.2 (January 2008). "Argonaute proteins: key players in RNA silencing". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 9 (1) 22–32. doi:10.1038/nrm2321.
- ↑ 10.0 10.1 (July 2004). "Human Argonaute2 mediates RNA cleavage targeted by miRNAs and siRNAs". Molecular Cell. 15 (2) 185–197. doi:10.1016/j.molcel.2004.07.007.
- ↑ (2005). "RNA silencing systems and their relevance to plant development". Annual Review of Cell and Developmental Biology. 21 (1) 297–318. doi:10.1146/annurev.cellbio.21.122303.114706.
- ↑ (June 2002). "Molecular characterization of hiwi, a human member of the piwi gene family whose overexpression is correlated to seminomas". Oncogene. 21 (25) 3988–3999. doi:10.1038/sj.onc.1205505.
- ↑ (January 2014). "PIWI proteins and PIWI-interacting RNAs in the soma". Nature. 505 (7483) 353–359. doi:10.1038/nature12987.
- ↑ (July 2002). "RNA interference". Nature. 418 (6894) 244–251. doi:10.1038/418244a.
- ↑ (2017). "Authors retract controversial NgAgo gene-editing study". Nature. doi:10.1038/nature.2017.22412.
- ↑ (May 2017). "Programmable DNA-Guided Artificial Restriction Enzymes". ACS Synthetic Biology. 6 (5) 752–757. doi:10.1021/acssynbio.6b00324.
- ↑ (April 2020). "DNA punch cards for storing data on native DNA sequences via enzymatic nicking". Nature Communications. 11 (1). doi:10.1038/s41467-020-15588-z.
బాహ్య లింకులు
- starBase డేటాబేస్: ఆర్గోనాట్ CLIP-Seq(HITS-CLIP, PAR-CLIP) మరియు డిగ్రేడోమ్-Seq డేటా నుండి మైక్రోRNA–mRNA ఇంటరాక్షన్ మ్యాప్లను అన్వేషించడానికి ఒక డేటాబేస్.
మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Argonaute” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Argonaute ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.
