ไรโบเอนไซม์อี (Ribonuclease E)เป็นไรโบเอนไซม์ของแบคทีเรีย ที่มีส่วนร่วมในกระบวนการแปรรูปไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (9S ถึง 5S rRNA) และการย่อยสลายทางเคมีของอาร์เอ็นเอส่วนใหญ่ในเซลล์

มีการสันนิษฐานว่า RNase E เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนเชิงซ้อนของเยื่อหุ้มเซลล์ เนื่องจากมันตกตะกอนร่วมกับไรโบโซมและเยื่อหุ้มเซลล์แบบหยาบ การใช้กล้องจุลทรรศน์ช่วยระบุตำแหน่งของ RNase E ที่ติดแท็กไว้ที่เยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมชั้นในหรือ โครงสร้างโครง ร่างเซลล์แบบเกลียว ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชั้นใน

เอนไซม์นี้ประกอบด้วยสารตกค้าง 1,061 ตัว และแยกออกเป็นสองบริเวณการทำงานที่แตกต่างกัน คือ โดเมนขนาดใหญ่ที่อยู่บริเวณปลาย 5'N และโดเมนขนาดเล็กที่อยู่บริเวณปลาย 3'C ^{[ 1 ]}ในขณะที่ ครึ่ง ปลาย Nสร้างโดเมนเร่งปฏิกิริยา ครึ่ง ปลาย Cสร้าง โดเมนโครงสร้าง ดีกรา โดโซม ^{[ 2 ]}ช่องจับโลหะคั่นระหว่างทั้งสองส่วนตรงกลางของโครงสร้างโปรตีน RNase E ^{[ 3 ]}แม้ว่าการสร้างดีกราโดโซมจะไม่ได้มีบทบาทสำคัญต่อการเจริญเติบโตของ E. coli ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}แต่การลบครึ่งปลาย C พบว่าทำให้ลดอัตราการสลายตัวของสารตั้งต้น RNase E บางชนิด^{[ 7 ] [ 8 ]}

ไรโบนิวคลีเอส E ทำงานในโครงสร้างแบบเตตระเมอริก ซึ่งประกอบด้วยซับยูนิตสี่หน่วยที่เชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายกรรไกรสองอันที่เชื่อมต่อกันที่บริเวณด้ามจับ ใบมีดกรรไกรทำจากโดเมนขนาดใหญ่ และด้ามจับทำจากโดเมนขนาดเล็ก ในบริเวณเร่งปฏิกิริยาของโดเมนขนาดใหญ่ มีซับโดเมนสี่โดเมน ได้แก่ ซับโดเมน RNase H, ซับโดเมน DNase I, ซับโดเมน S1 และบริเวณรับรู้ 5' ซับยูนิตทั้งสี่นี้แบ่งตามหน้าที่และความคล้ายคลึงกับโครงสร้างพับที่เหมือนกัน RNase H ตั้งอยู่ที่จุดเริ่มต้นของ N-terminal และตั้งชื่อตาม ตระกูล เอนโดไรโบนิวคลีเอสRNase H เนื่องจากมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม RNase H ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างมากกว่าหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเนื่องจากขาดสารตกค้างในบริเวณออกฤทธิ์^{[ 9 ] [ 10 ]}ต่อมา ซับโดเมน S1 และบริเวณรับรู้ 5' ถูกฝังอยู่ในโครงสร้างพับของ RNase H โดเมน RNase E S1 มีโครงสร้างแบบOB-foldซึ่งมีลูปที่ยืดหยุ่นติดอยู่กับแกนβ-barrel ห้าสายที่มีระเบียบ ^{[ 11 ]}ในไรโบเอนไซม์ E โดเมน S1 ไม่เพียงแต่ช่วยในการสร้างโครงสร้างควอเทอร์นารีแบบ เตตระเมอร์ โดยการเกิดไดเมอร์ แต่ยังทำหน้าที่เป็นตำแหน่งจับกับสารตั้งต้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการไฮโดรไลซิส RNAโดยโดเมนเร่งปฏิกิริยาภายในเอนไซม์เตตระเมอร์นี้^{[ 12 ] [ 11 ]}ด้วยซับโดเมน S1 บริเวณรับรู้ 5' ทำหน้าที่เป็นตำแหน่งจับกับสารตั้งต้นที่ช่วยทำให้โมเลกุล RNA เป้าหมายมีความเสถียรบนซับยูนิตหนึ่ง เพื่อให้ซับยูนิตอื่นภายในไดเมอร์สามารถตัด RNA ที่สนใจได้^{[ 11 ]}บริเวณรับรู้ 5' อยู่ห่างจากตำแหน่งเร่งปฏิกิริยา ซึ่งอยู่บนซับโดเมน DNase I ซับโดเมนสุดท้ายของไซต์เร่งปฏิกิริยา RNase E คือ DNase I ซึ่งตั้งชื่อตามความคล้ายคลึงกันทางโครงสร้างกับโครงสร้างเอนโดนิวคลีเอสที่ตัด DNA สองสาย^{[ 9 ]}ในไรโบนิวคลีเอส E ซับโดเมน DNase I จะเสริมกันเองเพื่อครอบงำส่วนต่อประสานไดเมอร์^{[ 10 ] [ 11 ]}นอกจากนี้ ยังมีไซต์จับไอออนแมกนีเซียมสองไซต์ที่ทำหน้าที่ตัดโดยการโจมตีแบบไฮโดรไลติกของโครงสร้างหลักของ RNA และไซต์จับไอออนสังกะสีสองไซต์ที่ช่วยในการทำให้ไดเมอร์ที่ประกอบด้วยสองหน่วยย่อยมีความเสถียร^{[ 3 ]}

เอนโดไรโบนิวคลีเอส E ของ Escherichia coliมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแสดงออกของยีน ไม่เพียงแต่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA) และทรานสเฟอร์อาร์เอ็นเอ (tRNA) เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการย่อยสลายอย่างรวดเร็วของเมสเซนเจอร์อาร์เอ็นเอ^{[ 13 ]} (mRNA) โดยปฏิกิริยา ไฮโดรไลซิส ด้วย

ในการเจริญเติบโตของ สารตั้งต้น rRNAสารตั้งต้นสำหรับการประมวลผลไม่ใช่ RNA เปล่าๆ แต่เป็นสารเชิงซ้อนโปรตีนไรโบโซม-pre-rRNA ที่ไม่สมบูรณ์และไม่ได้รับการดัดแปลง ทั้ง pre- 16Sและ pre- 23S rRNA จะถูกตัดออกจากสารเชิงซ้อนโปรตีน-RNA หลักโดยRNase IIIซึ่งจะกระตุ้นขั้นตอนต่อไปในการเจริญเติบโตของ rRNA โดยการสร้างผลิตภัณฑ์การตัดแบบโมโนฟอสโฟรีเลตที่ 5' RNase E จะทำให้สารตั้งต้น 17S ของ 16S rRNA สั้นลงอีก การกระทำนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการเจริญเติบโตที่ 5' ของrRNAโดย RNase G ^{[ 14 ]}และทำการตัดสองครั้งเพื่อตัด pre-5S rRNA ออก ในกรณีของtRNAประมาณ 50 จาก 86 ชนิดของ tRNAใน E. coli ต้องการ RNase E ไรโบเอนไซม์ E จะตัด ทรานสคริปต์หลักที่มี tRNAอยู่ที่ปลาย 3' ของ tRNA การตัดเหล่านี้ทำหน้าที่แยกสารตั้งต้น tRNA แต่ละตัวออกจากกัน และแยก tRNA ออกจาก mRNA หรือลำดับเทอร์มิเนเตอร์ หน้าที่หลักของไรโบเอนไซม์ E คือการตัดที่ตำแหน่งที่อยู่เลยปลาย 3' ที่สมบูรณ์ เพื่อให้ 3' เอ็กโซนิวคลีเอสสามารถเข้าถึงได้^{[ 15 ] [ 16 ]}

ในการย่อยสลาย mRNA ไรโบเอนไซม์ E จะจดจำและตัด RNA สายเดี่ยวในบริเวณที่อุดมไปด้วย A และ U ^{[ 9 ]}โดเมนเร่งปฏิกิริยาของ RNase E จะจับกับปลาย RNA 5′-monophosphate อย่างเลือกสรร แต่มีโหมดการตัดในทิศทาง 3′ ถึง 5′ RNase E สามารถระบุตำแหน่งการตัดได้ด้วยกลไกการสแกน 3′ ถึง 5′ ^{[ 17 ]}ตัวยึดของ RNase E กับปลาย 5′-monophosphorylated ของสารตั้งต้นเหล่านี้จะกำหนดทิศทางของเอนไซม์สำหรับการตัดแบบมีทิศทางซึ่งเกิดขึ้นในโหมดต่อเนื่อง ในกรณีที่ไม่มี RNA ซับโดเมน S1 และตำแหน่งตรวจจับ 5′ ของ RNase E จะเปิดออกสู่ตัวทำละลายโดยรอบ ทำให้ RNA สามารถจับได้ง่าย ในกรณีที่มี RNA เป้าหมาย RNA จะจับกับซับโดเมน S1 และเซนเซอร์ 5′ ที่รวมกันในรูปแบบเปิด RNA ยึดติดเป็นหลักด้วยความสัมพันธ์ในการจับของเซนเซอร์ 5′ และจัดวางตำแหน่งโดย พื้นผิว ไฮโดรโฟบิกบนซับโดเมน S1 ในขณะที่ซับโดเมน S1 ทำหน้าที่จัดวางตำแหน่งโมเลกุล ช่องเซนเซอร์ 5′ น่าจะมีส่วนสำคัญต่อความสัมพันธ์ในการจับกับสารตั้งต้น ตำแหน่งทั้งสองนี้ยึด RNA ไว้ในขณะที่ซับโดเมนฟิวชั่น 5/S1 เคลื่อนที่เป็นคอมเพล็กซ์เดียวเข้าสู่โครงสร้างแบบปิด มันนำสารตั้งต้นเข้ามาใกล้กับตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาซึ่งหมู่ไฮดรอกซิลจะโจมตีโครงสร้างฟอสเฟตโดย ปฏิกิริยาการโจมตี แบบนิวคลีโอฟิลิก การตอบสนองนี้เกิดขึ้นโดยไอออนแมกนีเซียม เมื่อ RNA ที่สนใจถูกตัด และผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาจะถูกปล่อยออกมาในที่สุดเมื่อ RNase E กลับสู่โครงสร้างแบบเปิด นอกจากนี้ RNase E ยังสามารถควบคุมตัวเองได้ โดยที่ mRNA ของไรโบเอนไซม์ E ทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์สำหรับกิจกรรม RNase E ของเซลล์ทั้งหมด และจำกัดกิจกรรม RNase E เนื่องจากการมีอยู่ของสารตั้งต้นและการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเติบโต^{[ 2 ]}

จากการจัดเรียงลำดับของแบคทีเรียต่าง ๆ ที่สัมพันธ์กับไรโบเอนไซม์ E ของEscherichia coliพบว่าประมาณ 70% ของลำดับมีการอนุรักษ์ไว้สูงที่จุดเริ่มต้นของลำดับ และมีการอนุรักษ์ไว้น้อยที่ส่วนท้ายของลำดับ เมื่อเปรียบเทียบลำดับของสิ่งมีชีวิตอีก 5 ชนิดกับลำดับของไรโบเอนไซม์ E พบว่าลำดับส่วนใหญ่มีสารตกค้างที่ปลายN-terminal เหมือนกัน เนื่องจากสมาชิกจากตระกูลไรโบเอนไซม์ E/G มีฟังก์ชันไฮโดรไลซ์เหมือนกัน^{[ 10 ]}กล่าวอีกนัยหนึ่ง โดเมนเร่งปฏิกิริยาขนาดใหญ่ของสมาชิกในตระกูลไรโบเอนไซม์ E/G เกือบจะเหมือนกัน ในทางตรงกันข้าม โดเมนโครงสร้างขนาดเล็กซึ่งตั้งอยู่ที่ปลายC-terminusนั้นแตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เนื่องจากโดเมนขนาดเล็กมีลำดับโครงสร้างที่ทำหน้าที่เป็นโครงร่างสำหรับเอนไซม์อื่น ๆ^{[ 3 ] [ 10 ]}ตัวอย่างเช่น ไรโบเอนไซม์ E ที่อยู่ในCedecea davisaeมาจากยีน S3JYP0 ^{[ 18 ]}เมื่อสังเกตโครงสร้างของไรโบเอนไซม์ E ในCedecea davisaeโดเมนเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยโมทีฟ S1 ที่ตำแหน่ง 31-119 บนลำดับ และไซต์จับโลหะที่ตำแหน่ง 404-407 บนลำดับ ซึ่งเป็นตำแหน่งเดียวกับโดเมน S1 และโดเมนจับโลหะบน RNase E ของEscherichia coli ^{[ 18 ]}

ไรโบนิวคลีเอส (RNase) เป็นโปรตีนในกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับ การเผาผลาญ RNA เป็นหลัก โดยมีบทบาทสำคัญในการทำให้ RNA สมบูรณ์ การหมุนเวียนปลาย RNA และการย่อยสลาย RNA ที่ผิดปกติหรือชนิดที่หมดอายุในเซลล์^{[ 19 ]}ไรโบนิวคลีเอสแบ่งออกเป็นเอ็กโซไรโบนิว คลีเอส และเอนโดไรโบนิวคลี เอส ตามกิจกรรมการย่อยสลาย ไรโบนิวคลีเอส E (RNase E) ถูกค้นพบครั้งแรกในฐานะเอนโดไรโบนิวคลีเอสจาก สายพันธุ์ Escherichia coli K12 จากการวิเคราะห์ลำดับ DNA พบว่า ออร์โธล็อกของ RNase E จาก E. coli มีอยู่ในแบคทีเรียหลายสิบสายพันธุ์ที่มีวิวัฒนาการแตกต่างกัน ใน E. coli เอนไซม์ไรโบนิวคลีเอส E มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความมีชีวิตของเซลล์โดยการควบคุมการเผาผลาญ RNA เช่น การสลายตัวของ mRNA ส่วนใหญ่ และกระตุ้นการประมวลผลของ pre-tRNA ^{[ 20 ]}นอกจากหน้าที่ในการย่อยสลายแล้ว RNase E ยังจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของสารตั้งต้นของRNA ไรโบโซม 5S , tRNAและส่วนประกอบ RNA M1 ของไรโบไซม์ RNase P ^{[ 20 ] [ 3 ]}

• Ribonuclease+E ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา