Capping-Enzym
Synonyme: mRNA-Capping Enzym, TPase-GTase
Englisch: mRNA-Capping Enzyme, RNA Guanylyltransferase and 5'-Phosphatase
Definition
Das Capping-Enzym ist ein bifunktionelles Protein in Säugetieren. Es synthetisiert die ersten Schritte der Capping-Reaktion, indem es am 5'-Ende der prä-mRNA ein Phosphat entfernt und ein Guanosinmonophosphat überträgt.
Capping-Enzyme werden auch von Viren kodiert, um die virale mRNA vor Abwehrmechanismen der Wirtszelle zu schützen.
Hintergrund
In Prokaryoten ist oftmals die Transkription direkt mit der Translation gekoppelt. Dies ist möglich, da die Ribosomen hier frei im Zytoplasma vorkommen. In Eukaryoten muss die mRNA noch den Zellkern verlassen, bevor sie translatiert werden kann. Auf diesem Weg ist sie zahlreichen freien Nukleasen ausgesetzt. Eine 7-Methylguanosin-Kappe schützt die mRNA vor dem Abbau.[1]
Genetik
Das Capping-Enzym wird beim Menschen durch das RNGTT Gen codiert. Dieses befindet sich auf Chromosom 6 an Genlokus 6q15.
Biochemie
Das Capping-Enzym ist beim Menschen bifunktional und besitzt zwei wichtige katalytische Aktivitäten. Am N-Terminus befinden sich die Domänen der Triphosphatase, am C-Terminus die Guanylyltransferase. In niederen Eukaryoten befindet sich diese Aktivität auf zwei unterschiedlichen Enzymen.
Funktion
Das Capping-Enzym katalysiert den ersten und zweiten Reaktionsschritt der Capping-Reaktion. Das 5'-Ende der prä-mRNA enthält zu Beginn der Reaktion drei Phosphate. Durch die Reaktion als Phosphatase wird das γ-Phosphat (das äußerste Phosphat) abgespalten. Die Guanylyltransferase des Capping-Enzyms reagiert mit einem GTP-Molekül und bildet ein kovalent gebundenes Zwischenprodukt. Das Guanosinmonophosphat wird anschließend auf das 5'-Ende der RNA übertragen.
Durch diese Reaktion ist das Guanosin "spiegelverkehrt" gebunden, bildet also eine ungewöhnliche 5'-5' Triphosphatbindung mit der ersten Base der transkribierten RNA. Eine mRNA-cap-Methyltransferase methyliert abschließend noch den Stickstoff an der Position 7 des Guanin.[2]
Virologie
Virale Capping-Enyzme lassen sich bei vielen RNA-Viren nachweisen, u.a. in Coronaviren wie SARS-CoV-2. Beispiele sind:
Quellen
- ↑ Klug, W. S. Concepts of genetics. 10th edn, (Pearson Education, 2012).
- ↑ Ramanathan, A., Robb, G. B. & Chan, S. H. mRNA capping: biological functions and applications. Nucleic Acids Res 44, 7511-7526, doi:10.1093/nar/gkw551 (2016).