Structure-based investigations of the NAD+-II riboswitch.
Structure-based investigations of the NAD+-II riboswitch.
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NAD -II 核糖开关的基于结构的研究
DOI：
10.1093/nar/gkac1227
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发表时间：
2023-01-11
影响因子：
14.9
通讯作者：
Ren, Aiming
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Xiaochen;Egger, Michaela;Li, Chunyan;Chen, Hao;Micura, Ronald;Ren, Aiming
核糖开关是细菌 mRNA 中的保守非编码结构域，具有基因调节功能，对于维持酶辅因子代谢至关重要。最近，据报道，pnuC RNA 基序选择性结合烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)，根据系统发育分析定义了一类新型 NAD+ 核糖开关 (NAD+-II)。为了揭示该核糖开关的三维结构和配体结合模式，我们解析了NAD+-II核糖开关与NAD+复合物的晶体结构。引人注目的是，与为 NAD+ 的二磷酸腺苷 (ADP) 部分形成紧密识别口袋的 I 类核糖开关相反，II 类核糖开关为 NAD+ 的烟酰胺单核苷酸 (NMN) 部分形成结合口袋，并且仅表现出与腺苷的非特异性相互作用。我们通过单独与 NMN 复合的 II 类 RNA 的额外结构来支持这一发现。这些结构定义了一种新的 RNA 三级折叠，并通过突变分析结合等温滴定量热法 (ITC) 和基于 2-氨基嘌呤的荧光光谱折叠研究进一步证实。此外，我们将 pnuC RNA 基序截短为短的 RNA 螺旋支架，其结合亲和力与野生型基序相当，以暗示工程化 NAD+-II 基序用于生物技术应用的潜力。
Riboswitches are conserved non-coding domains in bacterial mRNA with gene regulation function that are essential for maintaining enzyme co-factor metabolism. Recently, the pnuC RNA motif was reported to selectively bind nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), defining a novel class of NAD+ riboswitches (NAD+-II) according to phylogenetic analysis. To reveal the three-dimensional architecture and the ligand-binding mode of this riboswitch, we solved the crystal structure of NAD+-II riboswitch in complex with NAD+. Strikingly and in contrast to class-I riboswitches that form a tight recognition pocket for the adenosine diphosphate (ADP) moiety of NAD+, the class-II riboswitches form a binding pocket for the nicotinamide mononucleotide (NMN) portion of NAD+ and display only unspecific interactions with the adenosine. We support this finding by an additional structure of the class-II RNA in complex with NMN alone. The structures define a novel RNA tertiary fold that was further confirmed by mutational analysis in combination with isothermal titration calorimetry (ITC), and 2-aminopurine-based fluorescence spectroscopic folding studies. Furthermore, we truncated the pnuC RNA motif to a short RNA helical scaffold with binding affinity comparable to the wild-type motif to allude to the potential of engineering the NAD+-II motif for biotechnological applications.
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影响因子：
5
作者：
Scull CE;Dandpat SS;Romero RA;Walter NG
通讯作者：
Walter NG
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
DOI：
10.1261/rna.077891.120
发表时间：
2021-01
期刊：
RNA (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Panchapakesan SSS;Corey L;Malkowski SN;Higgs G;Breaker RR
通讯作者：
Breaker RR
DOI：
10.1107/s0907444909052925
发表时间：
2010-02
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography
影响因子：
--
作者：
Adams PD;Afonine PV;Bunkóczi G;Chen VB;Davis IW;Echols N;Headd JJ;Hung LW;Kapral GJ;Grosse-Kunstleve RW;McCoy AJ;Moriarty NW;Oeffner R;Read RJ;Richardson DC;Richardson JS;Terwilliger TC;Zwart PH
通讯作者：
Zwart PH
影响因子：
4.1
作者：
Brewer KI;Greenlee EB;Higgs G;Yu D;Mirihana Arachchilage G;Chen X;King N;White N;Breaker RR
通讯作者：
Breaker RR