23SリボソームRNAからの内部ループのNMR構造は、50Sリボソームサブユニットの結晶の構造とは異なります

内部ループは、RNAの構造と折り畳み、およびタンパク質やリガンドなどの他の分子によるRNAの認識において重要な役割を果たします。特定の構造を形成する傾向を持つ内部ループを理解することは、RNA構造、認識、および機能を予測するのに役立ちます。内部ループの構造5 '1009CUAAG1013 3'/3 '1168GAAGC1164 5'および5 '998CUAAG1002 3'/3 '1157GAAGC1153 5'デイノコッカス放射症とエセリチー科の協会である大規模なサブユニットrRNAのヘリックス40から機能的関連性。ループのエネルギーとNMR溶液構造は、二重5 '1ggcuaagac9 3'/3 '18ccgaagcug10 5'で決定されました。内部ループは、溶液中およびリボソームサブユニットの結晶構造に異なる構造を形成します。特に、結晶構造は、位置A15に相当するアデニンを膨らんだアデニンと、U4およびA14に相当する逆Hoogsteen UAペア（Trans Watson-Crick/Hoogsteen UA）を持っていますが、溶液構造には単一の水素結合UAがあります。U4とA15の間のペア（CIS Watson-Crick/Sugar Edge A15U4）と、A5とA14の間のせん断AAペア（Trans Hoogsteen/Sugar Edge A14A5）。NMR構造には、A6とA14（A6/A14/A15スタッキングパターン）の間には鎖骨積み積みがあります。3つの構造はすべて、A6およびG13に相当するせん断GAペア（Trans Hoogsteen/Sugar Edge A6G13）を持っています。内部ループには、結晶構造内のリボソームタンパク質L20およびRNAの他の部分と接触しています。これらの連絡先は、おそらくループ内のベースペアリングを再配置するための自由エネルギーを提供します。明らかに、この内部ループの分子認識には、誘導された適合結合が含まれ、いくつかの利点をもたらす可能性があります。熱力学的モデルがワトソンとクリックUAペアを想定している場合でも、ループの予測される熱力学的安定性は実験値と一致します。

Internal loops play an important role in structure and folding of RNA and in recognition of RNA by other molecules such as proteins and ligands. An understanding of internal loops with propensities to form a particular structure will help predict RNA structure, recognition, and function. The structures of internal loops 5' 1009CUAAG1013 3'/3' 1168GAAGC1164 5' and 5' 998CUAAG1002 3'/3' 1157GAAGC1153 5' from helix 40 of the large subunit rRNA in Deinococcus radiodurans and Escherichia coli, respectively, are phylogenetically conserved, suggesting functional relevance. The energetics and NMR solution structure of the loop were determined in the duplex 5' 1GGCUAAGAC9 3'/3' 18CCGAAGCUG10 5'. The internal loop forms a different structure in solution and in the crystal structures of the ribosomal subunits. In particular, the crystal structures have a bulged out adenine at the equivalent of position A15 and a reverse Hoogsteen UA pair (trans Watson-Crick/Hoogsteen UA) at the equivalent of U4 and A14, whereas the solution structure has a single hydrogen bond UA pair (cis Watson-Crick/sugar edge A15U4) between U4 and A15 and a sheared AA pair (trans Hoogsteen/sugar edge A14A5) between A5 and A14. There is cross-strand stacking between A6 and A14 (A6/A14/A15 stacking pattern) in the NMR structure. All three structures have a sheared GA pair (trans Hoogsteen/sugar edge A6G13) at the equivalent of A6 and G13. The internal loop has contacts with ribosomal protein L20 and other parts of the RNA in the crystal structures. These contacts presumably provide the free energy to rearrange the base pairing in the loop. Evidently, molecular recognition of this internal loop involves induced fit binding, which could confer several advantages. The predicted thermodynamic stability of the loop agrees with the experimental value, even though the thermodynamic model assumes a Watson-Crick UA pair.