Использование рибонуклеазы в медицине и научных исследованиях
Рибонуклеазы, такие как рибонуклеаза А и рибонуклеаза В, играют важную роль в медицине и научных исследованиях. Эти ферменты проявляют свою активность по отношению к РНК, разрушая ее на мелкие фрагменты. Их способность катализировать гидролиз РНК делает их полезными инструментами в различных областях.
Одной из основных областей, где применяется рибонуклеаза, является медицина. Врачи используют эту ферментную активность для лечения различных заболеваний, включая рак. Рибонуклеаза может быть использована для уничтожения опухолевых клеток, так как они производят больше РНК, чем нормальные клетки. Это позволяет рибонуклеазе селективно уничтожать раковые клетки, минимизируя повреждение здоровых тканей.
Кроме того, рибонуклеаза может использоваться для диагностики заболеваний. Некоторые заболевания изменяют уровень экспрессии определенных РНК-молекул. Анализ уровня РНК с помощью рибонуклеазы может помочь врачам определить наличие или степень развития заболевания.
В научных исследованиях рибонуклеаза широко используется для изучения функций генов и генетической регуляции. Она может быть использована для удаления или инактивации конкретных РНК-молекул, чтобы определить их роль в клеточных процессах. Это позволяет исследователям понять более глубокие механизмы, лежащие в основе различных биологических процессов.
Также рибонуклеаза может быть использована для чистки РНК-препаратов, таких как РНК-смеси или РНК-пробы. Она может удалить лишние РНК-молекулы или контаминации, что позволяет получить более чистые и точные результаты в лабораторных экспериментах.
В целом, рибонуклеаза имеет широкий спектр применения в медицине и научных исследованиях. Ее способность катализировать гидролиз РНК делает ее полезным инструментом для лечения заболеваний, диагностики и проведения экспериментов в молекулярной биологии. Ее применение продолжает развиваться, открывая новые возможности в медицине и науке.
патология
Известны полиморфизмы девяти человеческих РНКаз, которые могут приводить к редким наследственным заболеваниям .
| Имя гена | РНКаза | OMIM | Наследственное заболевание |
|---|---|---|---|
| Ангиогенин | Повышенный риск бокового амиотрофического склероза 9 типа | ||
| Дайсер | Опухоль в раннем детстве (pleuroplumonal бластому ) и мульти- узловой зоб |
||
| DIS3-подобная экзонуклеаза 2 | Синдром Перлмана | ||
| Фосфодиэстераза ELAC 2 | Повышенный риск рака простаты | ||
| Субъединица РНКазы POP1 | Тяжелая остеохондродисплазия | ||
| РНКаза HII (субъединица А) | Синдром Айкарди-Гутьера тип 4 | ||
| РНКаза Т2 | Кистозная лейкоэнцефалопатия без мегалэнцефалии . | ||
| рибонуклеаза, связывающая тРНК (субъединица Sen2) | Понтоцеребеллярная гипоплазия 2Б типа | ||
| рибонуклеаза, связывающая тРНК (субъединица Sen34) | Понтоцеребеллярная гипоплазия 2С типа |
Загрязнение РНКазой во время экстракции РНК
В извлечение РНК в молекулярной биологии эксперименты сильно осложняются наличием повсеместных и выносливых рибонуклеаз, разрушающих образцы РНК. Некоторые РНКазы могут быть чрезвычайно выносливыми, и их сложно инактивировать по сравнению с нейтрализацией. ДНКазы. Помимо высвобождаемых клеточных РНКаз, в окружающей среде присутствует несколько РНКаз. В ходе эволюции РНКазы получили множество внеклеточных функций у различных организмов. Например, РНКаза 7, член группы РНКаза А суперсемейство, секретируется кожей человека и служит мощной защитой от патогенов. В этих секретируемых РНКазах ферментативная активность РНКазы может даже не быть необходимой для ее нового, Exapted функция. Например, иммунные РНКазы действуют, дестабилизируя клеточные мембраны бактерий.
Рибонуклеаза: инструкция по применению
В случае местного использования рану или же язву следует присыпать порошком из флакона в объеме 25-50 мг. Поверх необходимо разместить марлевую салфетку, которую предварительно смочили физраствором.
Для проведения ингаляционной процедуры потребуется применять мелкодисперсный аэрозоль: на 1 процедуру берется 25 мг лиофилизата, который разводится 4 мл физраствора.
Для эндобронхиального введения потребуется взять дозу препарата 25-50 мг, процедура проводится с использованием катетера или же гортанного шприца.
Для внутриплеврального введения берут рибонуклеазу в объеме 25-50 мг, а также 5-10 мл физраствора.
В случае синуситов показана дозировка препарата 5-10 м, которую разводят 5 мл физраствора. Вводят препарат непосредственно в носовую пазуху после осуществления процедуры промывания. При отите показано введение 1 мл 0,1%-ного раствора в слуховой проход.
Процедура внутримышечного введения: на 5-10 мг препарата берется 1 мл физраствора. Лечение подразумевает осуществление нескольких инъекций — от 2 до 10 уколов (по 1 или 2 на протяжении дня).
Наивысшая единоразовая дозировка при внутримышечном введении составляет 10 мг, в случае местного введения доза препарата составляет 50 мг.
При лечении клещевого энцефалита подразумевается внутримышечное введение препарата до 6 раз на протяжении дня дозировкой 25-30 мг. Разовая дозировка для малышей в возрасте от 1 года и до 3 лет составляет 5-8 мг; 4-6 лет – дозировка лекарства 10-14 мг; возрастной группе 7-11 лет показано использовать 15-18 мг препарата; 12-15 лет – применяют 20 мг рибонуклеазы.
Перед процедурой введения инъекции нужный объем лекарственного средства следует развести 2 мл раствора прокаина 0,5%-ного.
Непосредственно перед курсом лечения следует провести кожные пробы, которые покажут чувствительность к препарату.
Функция
Все изученные организмы содержат много РНКаз двух разных классов, что показывает, что деградация РНК — очень древний и важный процесс. Помимо очистки клеточной РНК, которая больше не требуется, РНКазы играют ключевую роль в созревании всех молекул РНК, как информационных РНК, несущих генетический материал для создания белков, так и некодирующих РНК, которые функционируют в различных клеточных процессах. Кроме того, активные системы деградации РНК являются первой защитой от вирусов РНК и обеспечивают базовый механизм для более продвинутых клеточных иммунных стратегий, таких как РНКи.
Некоторые клетки также секретируют большое количество неспецифических РНКаз, таких как A и T1. Следовательно, РНКазы чрезвычайно распространены, что приводит к очень короткой продолжительности жизни любой РНК, не находящейся в защищенной среде. Стоит отметить, что все внутриклеточные РНК защищены от активности РНКазы с помощью ряда стратегий, включая 5 ‘торцевая заглушка, 3 ‘конец полиаденилирование, и сворачивание внутри белкового комплекса РНК (рибонуклеопротеин частица или РНП).
Другой механизм защиты — это ингибитор рибонуклеазы (RI), который включает относительно большую долю клеточного белка (~ 0,1%) в некоторых типах клеток и который связывается с определенными рибонуклеазами с самым высоким сродством из всех белок-белковое взаимодействие; в константа диссоциации для комплекса РИ-РНКаза А составляет ~ 20 фМ в физиологических условиях. RI используется в большинстве лабораторий, изучающих РНК, чтобы защитить свои образцы от разложения РНКазами окружающей среды.
Похожий на рестрикционные ферменты, которые расщепляют высокоспецифичные последовательности двухцепочечных ДНК, разнообразие эндорибонуклеазы которые распознают и расщепляют специфические последовательности одноцепочечной РНК, были недавно классифицированы.
РНКазы играют решающую роль во многих биологических процессах, в том числе ангиогенез и несовместимость с самим собой в цветущие растения (покрытосеменные). Многие токсины стресс-реакции прокариотических токсин-антитоксиновые системы было показано, что они обладают активностью РНКазы и гомология.
Ribonuclease A Products
Description
Activity
Code
Cat. #
Size
Price
Description
Ribonuclease A, DNase & Protease Free
Source:
Bovine Pancreas
Molecular Biology Grade. A solution containing approximately 5 mg/ml in 50% glycerol. Prepared specifically for use in purifying DNA plasmids. Each lot is assayed for DNase and protease.
Store at 2-8°C or -20°C.
…
Caret
Activity
≥2,000 units per mg protein
Certificate of Analysis
Code
RPDF
Description
Ribonuclease A, Purified
Source:
Bovine Pancreas
A lyophilized preparation equivalent to Code: RASE. Contains some aggregates as a result of lyophilization but shows no difference in specific activity.
Store at 2-8°C. PROTECT FROM MOISTURE.
…
Caret
Activity
≥3,000 units per mg dry weight
Certificate of Analysis
Code
RAF
Description
Ribonuclease A, Purified Solution
Source:
Bovine Pancreas
Chromatographically purified. Aggregate-free. (Monophoretic on native gel electrophoresis.) A liquid in 100mM phosphate buffer containing 0.1% v/v phenol as a preservative. Note: The presence of 100mM phosphate makes this preparation unsuitable for heat treatment.
Store at -20°C.
…
Caret
Dry Ice required
Activity
≥3,000 units per mg protein
Certificate of Analysis
Code
RASE
Description
Ribonuclease A
Source:
Bovine Pancreas
A chromatographically purified, lyophilized powder.
Store at 2-8°C. PROTECT FROM MOISTURE.
…
Caret
Activity
≥2,500 units per mg dry weight
Certificate of Analysis
Code
R
Description
Ribonuclease B
Source:
Bovine Pancreas
A partially purified preparation containing a mixture of RNase A and RNase B. A soluble, dialyzed lyophilized powder.
Store at 2-8°C.
…
Caret
Activity
≥1,000 units per mg dry weight
Certificate of Analysis
Code
RB
Description
Ribonuclease A, Recombinant, Protease & DNase Free, Animal Free/AF
Source:
Pichia pastoris
Recombinant bovine pancreatic Ribonuclease A produced in Pichia pastoris. Chromatographically purified, free of animal derived components, DNases and Proteases. Supplied as lyophilized powder.
Store at 2-8°C. PROTECT FROM MOISTURE.
…
Caret
Activity
—
Certificate of Analysis
Code
RRA1
Description
Ribonuclease A, Recombinant, Animal Free/AF
Source:
Pichia pastoris
Recombinant Bovine pancreatic Ribonuclease A produced in Pichia pastoris, Animal Free/AF, Bioprocess grade. For the removal of RNA in bioprocessing applications. May contain DNases and Proteases. Supplied as a lyophilized powder.
Store at 2-8°C. PROTECT FROM MOISTURE.
…
Caret
Activity
—
Certificate of Analysis
Code
RRA2
функция
РНКазы образуют разнообразную группу ферментов, каждый из которых разрезает цепную молекулу РНК, разрывая эфирную связь фосфорной кислоты с рибозой. Первоначально они различаются тем, атакуют ли они одноцепочечную или двухцепочечную РНК или гибриды РНК / ДНК. Функция может быть неспецифической или ограничиваться местоположением определенных нуклеотидов или нуклеотидных последовательностей. Переработка — важная, но не единственная цель. Например, продолжительность жизни тРНК должна быть ограничена, чтобы синтез белка можно было контролировать с помощью генной регуляции . РНКазы также принимают участие в процессинге собственной РНК клетки (в основном тРНК и рРНК). Кроме того, РНКазы могут разрушать геном вторгающихся РНК-вирусов и, таким образом, участвовать во врожденном иммунном ответе . Рибонуклеазы можно ингибировать с диэтиловым бикарбоната.
Эндорибонуклеазы
РНКаза А
РНКаза А расщепляет одноцепочечную РНК. Он распознает два пиримидина U и C и расщепляет фосфодиэфирную связь в 5′-положении рибозы нуклеотида, следующего за U или C в цепи РНК . РНКаза А, помимо прочего, содержится в поте и является пищеварительным ферментом . При этом он также разрушает РНК — вирусов , которые могли бы заразить на тело . Таким образом, секреция РНКазы А с потом является одним из защитных механизмов организма. Эта секреция приводит к тому, что РНКаза А очень часто является внеклеточной «нуклеазой окружающей среды».
Поразительным свойством белка является его высокая термостойкость: РНКаза А может выдерживать варку (т.е. 100 ° C) без денатурации . Это широко используемый лабораторный реактив. Рибонуклеаза А была одной из первых биомолекул, структура которой была определена. В 1967 году это удалось сделать двум командам независимо друг от друга.
РНКаза B
РНКаза В имеет ту же аминокислотную последовательность, что и РНКаза А, и отличается только тем, что она имеет N- гликозилирование , которое предположительно ускоряет сворачивание белка РНКазы В по сравнению с РНКазой А за счет экранирования гидрофобной поверхности белка гликозилированием.
РНКаза H
РНКаза H — это неспецифическая эндорибонуклеаза, которая распознает гетеродуплексы РНК-ДНК и удаляет компонент РНК. РНК гидролитически расщепляется посредством связанного с ферментом двухвалентного иона металла. Она исполняет тебя. а. важная функция репликации ДНК путем удаления прикрепленного праймера РНК . Есть два подтипа. РНКаза H1 является мономерной и связывается с 2’OH группами четырех последовательных рибонуклеотидов . Существует две изоформы РНКазы H1 : изоформа ядра, функция которой неизвестна, и изоформа митохондрий , которая необходима для репликации митохондриальной ДНК. РНКаза H2 состоит из трех белков: RNASEH2A, RNASEH2B и RNASEH2C, которые образуют тримерный комплекс, каталитический центр которого находится в белке RNASEH2A.
Во время репликации РНКаза Н2 удаляет ошибочно встроенные в ДНК мономеры РНК, которые затем заменяются правильными мономерами ДНК. Во время репликации вместо правильных дезоксирибонуклеотидов соответствующие рибонуклеотиды включаются с частотой один из нескольких тысяч. Восстановление необходимо, потому что РНК гораздо более восприимчива к спонтанному гидролизу, чем ДНК.
Если активность ферментов недостаточна, например, B. из-за мутаций в одном из трех генов белка оставшиеся рибонуклеотиды приводят к нестабильности генома вплоть до разрыва цепи и накопления сегментов ДНК. Они могут прервать клеточный цикл, активируя сигнальный путь p53, и привести к апоптозу . Накопленные сегменты ДНК могут затем вызвать в воспалительную реакцию через врожденную иммунную систему , что соответствует патогенезу от синдрома Айкарди-Goutières , в котором мутация в одном из трех генов РНКазов H2 действительно часто встречается. Если RNASEH2B отсутствует у мышей с нокаутом , это приводит к ранней эмбриональной летальности даже во время гаструляции .
РНКаза P
РНКаза P представляет собой рибозим ; ЧАС. В отличие от подавляющего большинства ферментов, это не чистый белок, но имеет субъединицу РНК, которая обеспечивает эффективное распознавание субстрата. Их функция заключается в обеспечении последовательности- предшественника при процессинге отделения тРНК . Он состоит из двух подразделений.
Специфичность РНКазы
Активный участок выглядит как рифтовая долина, где все остатки активного участка образуют стену и дно долины. рифт очень тонкий, а небольшой субстрат идеально подходит для середины активного центра, что обеспечивает идеальное взаимодействие с остатками. На самом деле он имеет небольшую кривизну в том месте, где есть субстрат. Хотя обычно большинство экзо- и эндорибонуклеаз не имеют специфической последовательности, в последнее время CRISPR Система / Cas, изначально распознающая и разрезающая ДНК, была сконструирована для расщепления оцРНК специфичным для последовательности образом.
Лечебные свойства
Рибонуклеазу относят к числу ферментативных препаратов, основную его составляющую получают путем переработки секрета поджелудочных желез крупного скота.
Механизм действия основан на процессе деполимеризации рибонуклеиновых кислот до олигопептидов или же монопептидов.
Основная функция рибонуклеазы — разжижение чрезмерно вязкой мокроты, гноя, а также слизи. К тому же это вещество способно снимать степень выраженности воспалительного процесса.
Данное средство тормозит распространение некоторых разновидностей вирусов, содержащих РНК. Такой эффект достигается за счет активизации процесса разрушения нуклеиновых кислот.
Активность рибонуклеазы можно определить биологическим способом при учете общего числа кислоторастворимых компонентов, которые высвобождаются вследствие гидролиза РНК. Единица активности равна 1 мг рибонуклеазы.
Перспективы развития и применения рибонуклеазы в будущем
Рибонуклеаза, благодаря своей способности каталитически расщеплять РНК, представляет собой важный объект исследований в области биотехнологии и медицины. В последние годы были обнаружены и изучены новые виды рибонуклеаз, что открывает новые перспективы для их развития и применения.
Одной из перспективных областей применения рибонуклеазы является лечение различных заболеваний, связанных с нарушениями обмена РНК. Например, рибонуклеаза может использоваться для разрушения определенных молекул РНК, ответственных за развитие рака или вирусных инфекций. Исследования показывают, что рибонуклеаза может быть эффективным средством борьбы с раковыми клетками, так как она способна инактивировать определенные РНК-молекулы, необходимые для их выживания и разделения.
Также рибонуклеаза может быть использована в разработке новых методов диагностики и терапии. Например, ее способность каталитически расщеплять РНК может быть использована для обнаружения и изучения генетических мутаций, связанных с различными заболеваниями. Это позволяет разработать более точные и эффективные методы диагностики, а также создать новые препараты для лечения этих заболеваний.
В будущем возможно развитие новых методов доставки рибонуклеазы в организм, чтобы она могла достигать нужных мест и оказывать свои лечебные эффекты. Это может быть осуществлено с помощью наночастиц или векторов доставки, которые обеспечат точное и эффективное доставление рибонуклеазы к нужным клеткам и органам.
Таким образом, рибонуклеаза представляет собой перспективное направление исследований и разработок, которое может привести к созданию новых методов лечения различных заболеваний, связанных с нарушениями обмена РНК. Это открывает возможности для более точной диагностики, эффективной терапии и разработки новых препаратов.
Классификация
Основные типы эндорибонуклеаз
Структура РНКазы А
- Номер ЕС 3.1.26.-??: РНКаза L представляет собой индуцированную интерфероном нуклеазу, которая при активации разрушает всю РНК в клетке.
- Номер ЕС 3.1.??: РНКаза PhyM является последовательностью, специфичной для одноцепочечных РНК. Он расщепляет 3′-конец непарных остатков A и U.
Основные типы экзорибонуклеаз
- Номер ЕС 3.1.??: РНКаза R является близким гомологом РНКазы II, но может, в отличие от РНКазы II, разрушать РНК с помощью вторичных структур без помощи дополнительных факторов.
- Номер ЕС 3.1.??: РНКаза Т является основным фактором созревания многих стабильных РНК с 3′-к-5 ‘.
РИБОНУКЛЕАЗА:
Клинико-фармакологическая группа
29.041 (Препарат с протеолитической активностью)
Фармакологическое действие
Ферментный препарат, получаемый из поджелудочной железы крупного рогатого скота. Деполимеризует РНК до кислоторастворимых моно- и олигопептидов. Разжижает гной, слизь, вязкую и густую мокроту; оказывает противовоспалительное действие. Разрушая нуклеиновые кислоты, задерживает размножение некоторых РНК-содержащих вирусов.
Активность рибонуклеазы определяют биологическим методом по количеству кислоторастворимых веществ, высвобождаемых в результате гидролиза РНК в определенных условиях. Одна единица активности (ЕА) соответствует 1 мг препарата.
Дозировка
При местном применении присыпают раневую или язвенную поверхность порошком в количестве 25-50 мг и прикладывают салфетки или тампоны, смоченные раствором препарата в 0.9% растворе натрия хлорида.
Для ингаляций используют мелкодисперсный аэрозоль — 25 мг на 1 процедуру (для этого препарат растворяют в 3-4 мл 0.9% раствора натрия хлорида или в 0.5% растворе прокаина).
Эндобронхиально вводят раствор, содержащий 25-50 мг, при помощи гортанного шприца или катетера.
Внутриплеврально — 25-50 мг в 5-10 мл 0.9% раствора натрия хлорида или 0.2% раствора прокаина.
При синуситах — 5-10 мг в 3-5 мл 0.9% раствора натрия хлорида в верхнечелюстную (гайморову) пазуху после пункции и промывания; при отитах — 0.1% раствор (0.5-1 мл) в наружный слуховой проход.
В/м вводят 5-10 мг в 1 мл 0.9% раствора натрия хлорида или 0.5% раствора прокаина; курс лечения — 2-10 инъекций, по 1-2 инъекции в день.
Максимальная разовая доза при в/м инъекции — 10 мг, при местном и внутриполостном введении — 50 мг.
Для лечения клещевого энцефалита — в/м, 6 раз/сут, в разовой дозе — 25-30 мг; детям 1-3 лет — 5-8 мг (в зависимости от массы тела), 4-6 лет — 10-14 мг, 7-11 лет — 15-18 мг, 12-15 лет — 20 мг.
Необходимое количество препарата растворяют перед инъекцией в 2 мл 0.25-0.5% раствора прокаина. Перед началом лечения проводят пробы на чувствительность к препарату: на сгибательную поверхность предплечья вводят в/к 0.1 мл; терапию проводят при отсутствии местной и общей реакции.
Побочные действия
Раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, аллергические реакции.
Показания
— заболевания дыхательных путей с вязкой трудноотделяемой мокротой (бронхоэктатическая болезнь, абсцессы легких, ателектаз легкого, экссудативный плеврит);
— пародонтоз;
— гингивит;
— остеомиелит;
— свищи;
— абсцессы;
— трофические язвы;
— синусит (острый и обострение хронического);
— отит (острый и обострение хронического, в т.ч. в перфоративной стадии);
— тромбофлебит;
— клещевой энцефалит (при тяжелом течении заболевания, в сочетании со специфическим гамма-глобулином);
— вирусный менингит.
Противопоказания
— гиперчувствительность;
— хроническая сердечная недостаточность II-III стадий;
— дыхательная недостаточность;
— печеночная недостаточность;
— туберкулез (открытая форма);
— кровоточивость.
C осторожностью: эмпиема плевры (туберкулезной этиологии). Особые указания
Особые указания
Рассасывание экссудата при эмпиеме плевры туберкулезной этиологии может способствовать развитию бронхоплевральной фистулы.
Применение при нарушении функции печени
Противопоказание — печеночная недостаточность.
Регистрационные номера
• лиофилизат д/пригот. р-ра д/инъекций и местн. прим. 10 мг: фл. 10 шт. ЛС-000391 (2023-04-10 – 0000-00-00)