Quelltext der Seite Ribonukleasen

[[Datei:RNase A.png|mini|Bändermodell der RNase A des [[Hausrind]]s (''Bos taurus'').]]

'''Ribonukleasen''', kurz '''RNasen''' (auch fälschlich geschrieben ''RNAsen'' und ''Rinasen''<ref>Wolfgang Laves: ''Über die spektrophotometrische Aktivitätsprüfung der Serumribonuklease.'' In: ''[[Münchener Medizinische Wochenschrift]].'' Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 74–76 (Aus dem Institut für gerichtliche Medizin der Universität München), hier: S. 74–75.</ref> genannt), sind [[Enzym]]e, die die [[Hydrolyse|hydrolytische]] Spaltung von [[Phosphodiesterbindung]]en in [[Ribonukleinsäure]](RNA)-Ketten [[Katalyse|katalysieren]]. Diese Reaktion ist Teil der [[Prozessierung]] und des Abbaus von RNA. RNasen kommen in allen Lebewesen vor und bilden einen unverzichtbaren Bestandteil des [[Zelle (Biologie)|zellulären]] [[Stoffwechsel]]s. Beim Menschen sind etwa 50 RNasen bekannt, die teilweise aus mehreren Untereinheiten bestehen ([[Proteinkomplex]]e); neun menschliche RNasen sind derzeit mit seltenen [[Erbkrankheit]]en assoziiert.<ref>Gene Ontology: ''[http://www.ebi.ac.uk/QuickGO/GTerm?id=GO:0004540 Ribonuclease activity]'' (Definition, engl.)</ref>

RNasen gehören zu den [[Nuklease]]n (genannt auch nukleolytische Enzyme.<ref>Wolfgang Laves: ''Über die spektrophotometrische Aktivitätsprüfung der Serumribonuklease.'' In: ''Münchener Medizinische Wochenschrift.'' Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 74–76 (Aus dem Institut für gerichtliche Medizin der Universität München), hier: S. 74.</ref>) Ihre Einteilung erfolgt nach Angriffspunkt und Reaktionsprodukt. Geschieht die Spaltung inmitten der RNA-Kette, handelt es sich um '''Endoribonukleasen''', während '''Exoribonukleasen''' an dem für sie jeweils spezifischen Ende der RNA-Ketten angreifen. Es können dabei 5'-Phosphomonoester oder andere entstehen. So hat die Enzymkommission der [[IUBMB]] die Enzymkategorien 3.1.26.- und 3.1.27.- für Endonukleasen und 3.1.13.- und 3.1.14.- für Exonukleasen reserviert, während von Nukleasen, die sowohl RNA als auch DNA abbauen können (3.1.15.- und 3.1.16.-) noch kaum Beispiele bekannt sind. Dabei kann es sich um einzelsträngige oder doppelsträngige RNA handeln, dieses Kriterium ist zur Unterscheidung der RNasen nicht geeignet.<ref>Gene Ontology: ''[http://www.ebi.ac.uk/QuickGO/GTerm?id=GO:0004540#term=children Ribonuclease activity (children of)]''</ref>

== Funktion ==
Das Vorkommen von Ribonuklease im Plasma bzw. Serum ist seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt.<ref>Wolfgang Laves: ''Über die spektrophotometrische Aktivitätsprüfung der Serumribonuklease.'' In: ''Münchener Medizinische Wochenschrift.'' Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 74–76 (Aus dem Institut für gerichtliche Medizin der Universität München), hier: S. 74.</ref> Die RNasen bilden eine vielfältige Gruppe von Enzymen, die alle das Kettenmolekül RNA zerschneiden, indem sie eine Phosphorsäure-Esterbindung zur Ribose trennen. Sie unterscheiden sich zunächst darin, ob sie einzel- oder doppelsträngige RNA oder RNA/DNA-Hybride angreifen. Dabei kann die Funktion unspezifisch sein oder sich auf den Ort bestimmter Nukleotide oder Nukleotidsequenzen beschränken. Recycling ist dabei ein wichtiger aber nicht der einzige Zweck. Z.&nbsp;B. muss die Lebensdauer von tRNA beschränkt werden, damit die Proteinsynthese mit den Mitteln der [[Genregulation]] gesteuert werden kann. RNasen wirken auch mit bei der [[Prozessierung]] von zelleigener RNA (i.w. tRNA und rRNA). Ferner können RNasen das Genom eingedrungener [[RNA-Virus|RNA-Viren]] zerstören und nehmen damit an der [[Immunsystem|angeborenen Immunantwort]] teil. Ribonukleasen lassen sich mit [[Diethyldicarbonat]] hemmen.

== Pathologie ==
Von neun RNasen des Menschen sind [[Polymorphismus|Polymorphismen]] bekannt, die zu seltenen [[Erbkrankheit]]en führen können.

{| class="wikitable"
|-
! Gen-Name !! RNase !! OMIM !! Erbkrankheit
|-
| {{HGNC||ANG}} || [[Angiogenin]] || {{OMIM|611895|kurz}} || Erhöhtes Risiko für [[Amyotrophe Lateralsklerose]] Typ&nbsp;9
|-
| {{HGNC||DICER1}} || [[Dicer]] || {{OMIM|606241|kurz}} || Frühkindlicher Tumor (pleuroplumonales [[Blastom]]) und mehrknotige [[Struma]]
|-
| {{HGNC||DIS3L2}} || [[DIS3-like Exonuklease 2]] || {{OMIM|614184|kurz}} || [[Perlman-Syndrom]]<ref>{{Orphanet |ID=2849 |Name=Perlman-Syndrom |Abruf= }}</ref>
|-
| {{HGNC||ELAC2}} || [[Phosphodiesterase ELAC 2]] || {{OMIM|605367|kurz}} || Erhöhtes Risiko für [[Prostatakrebs]]
|-
| {{HGNC||POP1}} || [[RNase-Untereinheit POP1]] || {{OMIM|602486|kurz}} || Schwere [[Osteochondrodysplasie]]
|-
| {{HGNC||RNASEH2A}} || [[RNase HII]]<br /> (Untereinheit A) || {{OMIM|606034|kurz}} || [[Aicardi-Goutières-Syndrom]] Typ&nbsp;4
|-
| {{HGNC||RNASET2}} || [[RNase T2]] || {{OMIM|612944|kurz}} || [[Zystische Leukoenzephalopathie ohne Megalenzephalie]].<ref>{{Orphanet |ID=85136 |Name=Zystische Leukoenzephalopathie ohne Megalenzephalie |Abruf= }}</ref>
|-
| {{HGNC||TSEN2}} || [[tRNA-spleißende Ribonuklease]]<br /> (Untereinheit Sen2) || {{OMIM|608753|kurz}} || [[Pontozerebelläre Hypoplasie]] Typ&nbsp;2B
|-
| {{HGNC||TSEN34}} || [[tRNA-spleißende Ribonuklease]]<br /> (Untereinheit Sen34) || {{OMIM|608754|kurz}} || [[Pontozerebelläre Hypoplasie]] Typ&nbsp;2C
|}

== Endoribonukleasen ==

=== RNase A ===
Die RNase A spaltet einzelsträngige RNA. Sie erkennt die beiden [[Pyrimidine]] [[Uridin|U]] und [[Cytidin|C]] und spaltet die Phosphodiesterbindung an der 5'-Position der [[Ribose]] des jeweils in der RNA-Kette auf U bzw. C folgenden [[Nukleotid]]s. RNase A findet sich unter anderem im [[Schweiß]] und ist auch ein [[Verdauungsenzym]]. Dadurch baut sie auch [[RNA-Virus|RNA-Viren]] ab, die den [[Körper (Biologie)|Körper]] [[Infektion|infizieren]] könnten. Somit gehört die [[Sekretion]] von RNase A mit dem Schweiß zu den Abwehrmechanismen des Körpers. Diese Sekretion führt dazu, dass RNase A eine sehr häufig [[extrazellulär]] vorkommende „Umwelt-Nuklease“ darstellt.

Eine für ein Protein auffallende Eigenschaft ist die hohe Hitzestabilität: RNase A verträgt Kochen (also 100&nbsp;°C) ohne zu [[Denaturierung (Biochemie)|denaturieren]]. Sie ist ein vielgenutztes Laborreagenz. Ribonuklease A war eines der ersten Biomoleküle, dessen Struktur aufgeklärt wurde. Im Jahr 1967 gelang dies zwei Teams unabhängig voneinander.<ref>{{cite journal |author=Kartha G |title=Tertiary structure of ribonuclease |journal=Nature |volume=214 |issue=5085 |pages=234 |year=1967 |month= |pmid=6034236 |doi=10.1038/214234a0 |url=}}</ref>

=== RNase B ===
RNase B besitzt die gleiche [[Aminosäuresequenz]] wie RNase A und unterscheidet sich nur durch eine [[N-Glykosylierung|''N''-Glykosylierung]], die vermutlich die [[Proteinfaltung]] der RNase B im Vergleich zu RNase A beschleunigt, indem eine [[hydrophob]]e Oberfläche des Proteins mit der Glykosylierung abgeschirmt wird.<ref name="Voet 381">Donald Voet, Judith G. Voet: ''Biochemistry, 4th Edition.'' John Wiley & Sons, 2010, ISBN 978-1-118-13993-6. S. 381.</ref>

=== RNase H ===
Die RNase H ist eine unspezifische Endoribonuklease, die RNA-DNA-[[Heteroduplex]]e erkennt und den RNA-Bestandteil entfernt. Die Spaltung der RNA erfolgt [[Hydrolyse|hydrolytisch]] über ein enzymgebundenes bivalentes Metallion. Sie erfüllt u.&nbsp;a. eine wichtige Funktion bei der [[Replikation]] der DNA, indem sie den angelagerten [[RNA-Primer]] wieder entfernt. Es gibt zwei Untertypen. Die RNase H1 ist monomer und bindet an 2'OH-Gruppen von vier aufeinander folgenden [[Ribonukleotide]]n. Von der RNase H1 bestehen wiederum zwei [[Isoform]]en, eine Zellkern-Isoform, deren Funktion unbekannt ist, und eine [[Mitochondrium|mitochondriale]] Isoform, die für die mitochondriale DNA-Replikation notwendig ist.
Die RNase H2 besteht aus den drei Proteinen RNASEH2A, RNASEH2B und RNASEH2C, die einen trimeren Komplex bilden, wobei das katalytische Zentrum im Protein RNASEH2A lokalisiert ist.

RNase H2 entfernt bei der Replikation irrtümlich in die DNA eingebaute RNA-Monomere, die dann durch die korrekten DNA-Monomere ersetzt werden. Bei der Replikation werden nämlich statt der korrekten [[Desoxyribonukleotide]] mit einer Häufigkeit von eins zu einigen Tausend die entsprechenden Ribonukleotide eingebaut. Die Reparatur ist notwendig, weil RNA weit anfälliger für spontane Hydrolyse ist als DNA.

Bei unzureichender Enzymaktivität, z.&nbsp;B. durch Mutationen in einem der drei Proteingene, kommt es durch die dann verbleibenden Ribonukleotide zu einer Genominstabilität bis hin zum Strangbruch und Akkumulation von DNA-Segmenten. Diese können über eine Aktivierung des [[p53]]-Signalweges den [[Zellzyklus]] unterbrechen und zur [[Apoptose]] führen. Die akkumulierten DNA-Segmente können dann eine [[Entzündung]]sreaktion über die [[angeborene Immunabwehr]] hervorrufen, was der [[Pathogenese]] des [[Aicardi-Goutières-Syndrom]]s entspricht, bei dem sich in der Tat häufig Mutationen eines der drei RNase H2-Gene finden. Fehlt die RNASEH2B bei der [[Knockout-Maus]], führt dies zur frühen embryonalen [[Letalität]] schon während der [[Gastrulation]].<ref>Martin A.M. Reijns, Björn Rabe, Rachel E. Rigby, Pleasantine Mill, Katy R. Astell, Laura A. Lettice, Shelagh Boyle, Andrea Leitch, Margaret Keighren, Fiona Kilanowski, Paul S. Devenney, David Sexton, Graeme Grimes, Ian J. Holt, Robert E. Hill, Martin S. Taylor, Kirstie A. Lawson, Julia R. Dorin: ''Enzymatic Removal of Ribonucleotides from DNA Is Essential for Mammalian Genome Integrity and Development''. Cell 2012, Band 149, Ausgabe 5 vom 10. Mai 2012, S. 1008–1022, [http://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2812%2900508-9 cell.com]</ref>

=== RNase P ===
Die RNase P ist ein [[Ribozym]], d.&nbsp;h. im Gegensatz zur überwiegenden Mehrheit der Enzyme ist sie kein reines Protein, sondern verfügt über eine RNA-Untereinheit, welche eine effiziente Substraterkennung gewährleistet.<ref>{{Literatur |Autor=Jennifer A. Doudna, Thomas R. Cech |Titel=The chemical repertoire of natural ribozymes |Sammelwerk=Nature |Band=418 |Nummer=6894 |Datum=2002-07-11 |Seiten=222–228 |DOI=10.1038/418222a }}</ref> Ihre Funktion besteht darin, eine [[Präkursor]]-Sequenz bei der [[RNA-Prozessierung|Prozessierung]] der [[tRNA]] abzuspalten. Sie besteht aus zwei Untereinheiten. 

== Exoribonukleasen ==
=== RNase R ===
Die RNase R ist eine 3'→5' Exoribonuklease, die bei der Degradation von mRNA in Bakterien involviert ist.

=== RNase D ===
Die RNase D ist ein 3'→5' Exoribonuklease, die bei der Prozessierung der tRNA involviert ist.

Siehe auch [[Degradosom]], [[Exosom (Proteinkomplex)|Exosom]], [[P-body]].

== Weblinks ==
{{Commonscat|Ribonucleases|Ribonukleasen}}
* David Goodsell: ''[http://www.rcsb.org/pdb/static.do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb105_1.html Molecule of the Month: Ribonuclease A]'' – {{DOI|10.2210/rcsb_pdb/mom_2008_9}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Nuklease| Ribonuklease]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]