Molekulare Erkennung des mRNA 5′-Caps durch 3′ poly(A)-spezifische Ribonuklease (PARN) unterscheidet sich von Interaktionen, die für andere Cap-bindende Proteine bekannt sind

Die mRNA 5′-Cap-Struktur spielt eine zentrale Rolle bei der Koordination von eukaryotischer Translation und mRNA-Degradation. Die Poly(A)-spezifische Ribonuklease (PARN) ist eine dimere Exoribonuklease, die mRNA-3′-Poly(A)-Schwänze effizient abbaut und gleichzeitig mit dem mRNA-5′-Cap interagiert. Die Cap-Bindung verstärkt die Prozessivität der PARN-Aktion. Wir haben die kinetische Analyse der Oberflächenplasmonenresonanz, quantitative Gleichgewichtsfluoreszenztitrationen und Zirkulardichroismus verwendet, um die Cap-Bindungseigenschaften von PARN zu untersuchen.

Der molekulare Mechanismus der 5′-Cap-Erkennung durch PARN unterscheidet sich nachweislich von den Interaktionen, die bei anderen bekannten Cap-bindenden Proteinen beobachtet werden, und zwar dadurch, dass: i) die biologische Hilfsfunktion der 5′-Cap-Bindung durch das 3′-abbauende Enzym durch negative Kooperativität der PARN-Dimer-Untereinheiten erreicht wird; ii) nicht-koulombische Interaktionen wichtige Faktoren bei der Komplexbildung sind; und iii) PARN eine vielseitige Aktivität gegenüber alternativen Formen des Caps aufweist. Diese Eigenschaften tragen zur Stabilisierung des PARN-Cap-Komplexes bei, der für die Deadenylierungsaktivität erforderlich ist. Unsere Studien liefern eine konsistente biophysikalische Grundlage für die Aufklärung des prozessiven Mechanismus der PARN-vermittelten 3′-mRNA-Deadenylierung und bieten einen neuen Rahmen für die Interpretation der Rolle des 5′-Caps beim mRNA-Abbau.