Влияние рН, ионной силы и ионного состава реакционной среды на эффективность расщепления in vitro tat-PHK ВИЧ-1 рибозимом модели «головка молотка»

Abstract

Рибозимы модели «головка молотка», как и другие типы рибозимов, являются метаяло энзимами, каталитическая активность которых зависит от наличия ионов двухвалентных металлов в среде. Но если влияние двухвалентных ионов металлов на реакцию расщепления субстрата рибозимом хорошо изучено, то влияние моновалентных катионов не исследовалось хоть сколько-нибудь систематически. В данной работе изучалось влияние моновалентных катионов (Н⁺, K⁺, Li⁺, NH₄⁺), а также ионов буферной среды на эффективность расщепления in vitro tat-PHK ВИЧ-1 рибозимом типа «головка молотка». рН-зависимость эффективности реакции имела колоколообразную форму с оптимумом рН 7,0. Ионы K⁺ и Li⁺ в концентрации 0,1 М стимулировали, а в концентрациях выше 0,2 М – снижали эффективность расщепления. При 0,8 М реакция подавля¬лась практически полностью. Ионы NH₄⁺ оказывали ингибирующее действие при всех исследованных концентрациях. Представленные данные, на взгляд автора, свидетельствуют о специфичности взаимодействий моновалентных катионов с рибозимной РНК, способствующих, или, напротив, препятствующих предпочтительному бразованию активной конформации «головки молот¬ка».

Рибозами типу «головка молотка», як і інші типи рибозимів, є металоензимами і їх активність залежить від присутності іонів двовалентних металів. Однак, якщо вплив іонів двовалентних металів на розщеплення субстрату рибозимом досліджено добре, то дія моновалентних катіонів досі не вивчалась систематично. В наведеній роботі проаналізовано вплив моновалентних катіонів (Н⁺ , k⁺ , Li⁺ , NH₄⁺ ) та іонів буферного середовища на ефективність розщеплення in vitro tat-PHK рибозимом типу «головка молотка». рН-залежність ефектив¬ності реакції мала дзвоноподібну форму з оптимумом при рН 7,0. Іони К і Li в концентрації 0,1 М стимулювали, а в концентраціях вище 0,2 М – зменшували ефективність роз¬щеплення. При концентрації солей близько 0,8 М реакція пригнічувалася практично повністю. Іони NH₄⁺ виявляли інгібуючу дію при всіх концентраціях, що вивчалися. Ці дані, на погляд автора, можуть свідчити про специфічність взаємодії моновалентних катіонів з рибозимною РНК, що може сприяти або, навпаки, перешкоджати утворенню активної конформації «головки молотка».

The hammerhead ribozymes like other types of ribozymes are metalloenzymes, and their activity strongly depend on divalent metal ion presence. While influence of divalent metal ions on the cleavage of substrate by the hammerhead ribozymes was well characterised, effect of monovalent kations was not analyse systematically. In the present work influence of monovalent cations (H⁺, K⁺, Li⁺, NH₄⁺) and buffer ions on efficiency of the tat-RNA cleavage in vitro by hammerhead ribozyme was characterized. pH-dependence was shown to be bell-shaped with an optimum at pH 7.0. Both K⁺ and Li⁺ ions at concentration 0.1 M increased, and at concentrations higher 0.2 M decreased efficiency of cleavage. At concentration 0.8 M reaction seemed to be completely blocked. NH₄⁺ ions had inhibitory effect at all concentrations tested. The data presented here suggest specificity of interactions of monovalent cations with ribozyme RNA, that might promote, or vice versa, prevent forming active hammerhead conformation.