Molekylær genkendelse af mRNA 5′ cap af 3′ poly(A)-specifik ribonukleasespecifik ribonuklease (PARN) adskiller sig fra interaktioner kendt for andre cap-bindingsproteiner

Den mRNA 5′ cap-struktur spiller en central rolle i koordineringen af eukaryote translation og mRNA-nedbrydning. Poly(A)-specifik ribonuklease (PARN) er en dimerisk exoribonuklease, der effektivt nedbryder mRNA 3′ poly(A)-haler af mRNA, samtidig med at den også interagerer med mRNA 5′ cap’en. Bindingen til kappen forstærker PARN’s processivitet. Vi har anvendt kinetisk overfladeplasmonresonansanalyse, kvantitative ligevægtsfluorescenstitreringer og cirkulær dichroisme til at undersøge PARN’s cap-bindingsegenskaber.

Den molekylære mekanisme for 5′ cap-genkendelse af PARN har vist sig at adskille sig fra interaktioner, der ses for andre kendte cap-bindingsproteiner, idet: i) den biologiske hjælpefunktion af 5′ cap-binding af det 3′ nedbrydende enzym opnås ved negativ kooperativitet af PARN-dimerunderenhederne; ii) ikke-coulombiske interaktioner er vigtige faktorer i kompleksdannelsen; og iii) PARN har alsidig aktivitet over for alternative former af cap’en. Disse egenskaber bidrager til stabilisering af PARN-cap-komplekset, som er nødvendigt for deadenyleringsprocessen. Vores undersøgelser giver et konsistent biofysisk grundlag for belysning af den processive mekanisme for PARN-medieret 3′ mRNA deadenylering og giver en ny ramme for fortolkning af 5′ cap’ens rolle i mRNA nedbrydning.