แรนพิร์นาส
โครงสร้าง ผลึกของแรนพิร์เนสในเชิงซ้อนกับอาร์เอ็นเอ[ 1 ]
ตัวระบุ
สิ่งมีชีวิต	รานา ปิเปียนส์
เครื่องหมาย	ไม่มีข้อมูล
พีดีบี	2I5S
ยูนิโปรท	พี85073
ข้อมูลอื่นๆ
หมายเลข EC	4.6.1.18
ค้นหา โครงสร้าง แบบจำลองสวิส โดเมน อินเตอร์โปร

Ranpirnaseเป็นเอนไซม์ไรโบนิวคลีเอส ที่พบในโอโอไซต์ของกบเสือดาวเหนือ ( Rana pipiens ) Ranpirnase เป็นสมาชิกของ ซูเปอร์แฟมิลีโปรตีนไร โบนิวคลีเอสจากตับอ่อน (RNase A) และย่อยสลายสารตั้งต้นRNAโดยมีลำดับความชอบสำหรับนิวคลีโอไทด์ ยูราซิล และ กัว นีน Ranpirnase ร่วมกับamphinaseซึ่งเป็นไรโบนิวคลีเอสอีกชนิดหนึ่งของกบเสือดาว ได้รับการศึกษาในฐานะสารที่อาจใช้ ในการรักษา โรคมะเร็งและไวรัส เนื่องจากกลไกความเป็นพิษต่อเซลล์ ที่ผิดปกติ ซึ่งทดสอบกับ เซลล์ ที่เปลี่ยนแปลงไปและกิจกรรมต้านไวรัส^{[ 2 ]}

Ranpirnase ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ TamirBio ^{[ 3 ]}ซึ่งเป็น บริษัท เทคโนโลยีชีวภาพ (เดิมคือ Alfacell Corporation) โดยมีการทดสอบในการทดสอบก่อนคลินิก^{[ 4 ]}และในการทดลองทางคลินิกภายใต้ชื่อPannonหรือOnconaseและTMR004กลไกการออกฤทธิ์ของ Ranpirnase ได้รับการระบุว่าเกี่ยวข้องกับ เส้นทาง การรบกวน RNAโดยอาจผ่านการตัดโมเลกุลsiRNA ^{[ 5 ]}การตัดtransfer RNA [ ^{2 ]}และการรบกวนเส้นทางNF-κB ^{[ 6 ]}ปัจจุบัน (ณ เดือนมีนาคม 2020) Ranpirnase อยู่ในการทดลองทางคลินิกในฐานะยาต้านไวรัสที่มี^{ศักยภาพ[ 7 ]}

ระบบ EC หรือระบบการจำแนกประเภทเอนไซม์ถูกสร้างขึ้นเพื่อกำหนดมาตรฐานชื่อเอนไซม์ รวมถึงอนุญาตให้เชื่อมโยงประเภทปฏิกิริยาและหน้าที่ของเอนไซม์ หมายเลข EC สำหรับ Ranpirnase คือ EC 4.6.1.18 ^{[ 8 ]}แต่ก่อนหน้านี้คือ EC 3.1.27.5 ^{[ 9 ]}  ซึ่งหมายความว่า Ranpirnase อยู่ในคลาส 4 คลาสย่อย 6 คลาสย่อยย่อย 1 และลำดับที่ 18 คลาส 4 ถือว่าเป็นไลเอส ในขณะที่คลาสย่อย 4.6.1 จำแนกเอนไซม์นี้เพิ่มเติมเป็นฟอสฟอรัส-ออกซิเจนไลเอส ในที่สุด Ranpirnase สามารถจัดอยู่ในประเภทไรโบนิวคลีเอสของตับอ่อนได้^{[ 8 ]}  

เส้นทางปฏิกิริยาของแรนพิร์เนสเริ่มต้นโดยเอนไซม์เกาะติดกับพื้นผิวของเซลล์เป้าหมาย จากนั้นแรนพิร์เนสจะแทรกซึมและเข้าสู่เซลล์ผ่านเอนโดไซโทซิสที่ต้องใช้พลังงาน เมื่ออยู่ในเซลล์แล้ว แรนพิร์เนสจะถูกนำโดยเครื่องมือ Golgi ไปยังไซโทซอล ซึ่งเอนไซม์จะสามารถย่อยสลาย tRNA ได้อย่างเลือกสรร โดยไม่สนใจ rRNA และ mRNA แรนพิร์เนสย่อยสลาย tRNA โดยการอำนวยความสะดวกในการแตกพันธะ P-O5' ที่พบใน RNA โดยเฉพาะที่ด้าน 3' ของนิวคลีโอไซด์ไพริมิดีน ผลจากการย่อยสลาย RNA นี้ทำให้การสังเคราะห์โปรตีนถูกยับยั้ง การยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนนี้มีส่วนทำให้เกิดผลยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์และเป็นพิษต่อเซลล์ของแรนพิร์เนส^{[ 10 ]}

แรนพิร์เนสพบในโอโอไซต์ของRana pipiens หรือที่รู้จักกันในชื่อกบเสือดาวเหนือ โอโอไซต์เหล่านี้มีไรโบเอนไซม์ A จากตับอ่อนสองรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งทั้งสองรูปแบบแสดงคุณสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์และเป็นพิษต่อเซลล์ แรนพิร์เนสประกอบด้วยกรดอะมิโน 104 หน่วย ทำให้เป็นสมาชิกที่เล็กที่สุดที่ระบุได้ในกลุ่ม RNase A superfamily โดยรวมแล้ว แรนพิร์เนสถือเป็นโปรตีนสายเดี่ยวขนาดเล็กที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 12,000 ดาลตัน เมื่อแยกแรนพิร์เนสออกจากโอโอไซต์แล้ว พบว่าแรนพิร์เนสมีลักษณะเป็นโพลีมอร์ฟิกที่ตำแหน่งกรดอะมิโนที่ 25 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตำแหน่งนี้ในอดีตถูกครอบครองโดยกรดอะมิโน Thr แต่ก็มีการระบุกรดอะมิโน Ser ด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การแทนที่นี้ดูเหมือนจะไม่เปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์ นอกจากนี้ แรนพิร์เนสยังมีพันธะไดซัลไฟด์ 4 พันธะที่ทำให้เอนไซม์มีความเสถียรต่อความร้อนสูง^{[ 2 ]}

เมื่อเข้าไปในเซลล์แล้ว แรนพิร์เนสจะมีบทบาททั้งยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์และทำลายเซลล์ ในแง่ของการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ แรนพิร์เนสจะหยุดวงจรเซลล์ในระยะ G1 แต่ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นสารพิษต่อเซลล์ มีหลักฐานบ่งชี้ว่าความเสียหายที่เกิดขึ้นกับ tRNA นั้นไม่สามารถย้อนกลับได้และสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณกระตุ้นการตายของเซลล์ อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับเอนไซม์เพิ่มเติมที่ช่วยในการตายของเซลล์ตามโปรแกรม แรนพิร์เนสดูเหมือนจะมีฤทธิ์และประสิทธิภาพมากที่สุดต่อเซลล์มะเร็งเมื่อเทียบกับเซลล์ปกติ ภายในเซลล์มะเร็งเหล่านี้ แรนพิร์เนสจะกระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณที่เรียกว่าโปรตีนไคเนสที่กระตุ้นโดยความเครียดหรือ SAPK SAPK1 ประกอบด้วยอัลลีล JNK-1 และ -2 ที่ถูกกำหนดเป้าหมายและรบกวนโดยแรนพิร์เนส JNK เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในฐานะตัวควบคุมผลกระทบที่เป็นพิษต่อเซลล์ที่เกิดจากแรนพิร์เนส ในที่สุด แรนพิร์เนสดูเหมือนจะกระตุ้นการตายของเซลล์มะเร็งได้มากขึ้นเนื่องจากการเหนี่ยวนำเส้นทางกระตุ้นการตายของเซลล์หลายเส้นทาง^{[ 10 ]}

โครงสร้างผลึกของแรนพิร์เนสมีส่วนหนึ่งที่ประกอบด้วยจุดเริ่มต้นของเกลียว ซึ่งเป็นจุดที่สายโซ่หลักมีโครงสร้างที่ตึงเครียด ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนที่เห็นได้ชัดจากระนาบภายในพันธะเปปไทด์ของเอนไซม์นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พันธะเปปไทด์ของ Ser39, Arg40 และ Pro41 มีมุมไดเฮดรัล ω เท่ากับ 160.0, 192.1 และ 193.5° ตามลำดับ การวางแนวของโซ่ข้างของ Arg40 และ Glu42 นั้นชัดเจน และกลุ่มกัวนิดิโนของ Arg40 เรียงตัวกับไอออนซัลเฟต^{[ 9 ]}

บริเวณออกฤทธิ์ของ Ranpirnase ประกอบด้วยกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาสามตัวที่พบได้ทั่วไปในกลุ่ม RNase A กลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาสามตัวนี้ประกอบด้วย His10, Lys31 และ His97 นอกจากกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาสามตัวทั่วไปแล้ว Ranpirnase ยังมีสารตกค้างบริเวณออกฤทธิ์เพิ่มเติมอีกสองตัว ได้แก่ Lys9 และสารตกค้างไพโรกลูตาเมตที่ปลาย N-terminus บริเวณออกฤทธิ์เพิ่มเติมเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นภายในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมผ่านการสร้างวงแหวนร่วมกับการแปลรหัสของกลูตามีนที่เข้ารหัส^{[ 11 ]}

โครงสร้างของแรนพิร์เนสดูเหมือนจะมีผลกระทบต่อการทำงานของมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การศึกษาชี้ให้เห็นว่าแรนพิร์เนสใช้ปฏิกิริยาคูลอมบ์และระบบพันธะไฮโดรเจนเพื่อปรับความจำเพาะของสารตั้งต้น นอกจากนี้ ยังพบว่าการเปลี่ยนแปลงโดยเจตนาในการแทนที่กรดอะมิโนยังสามารถปรับเปลี่ยนความจำเพาะของสารตั้งต้นได้อีกด้วย การศึกษายังได้ตรวจสอบลักษณะโครงสร้างที่เป็นพื้นฐานของกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาที่ลดลงของแรนพิร์เนส กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาที่ลดลงนี้เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ต่ำกับสารตั้งต้น วิธีแก้ปัญหานี้ดูเหมือนจะเป็นการแทนที่ T5R การแทนที่ T5R ได้รับการออกแบบเพื่อสร้างปฏิกิริยาคูลอมบ์ที่ประสบความสำเร็จระหว่างแรนพิร์เนสและกลุ่มฟอสฟอริลใน RNA ซึ่งส่งผลให้กิจกรรมไรโบนิวคลีโอไลติกเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า^{[ 1 ]}