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The effect of metal ions on splice site formation of group II intron ribozymes


Kruschel, Daniela. The effect of metal ions on splice site formation of group II intron ribozymes. 2008, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Group II intron ribozymes are large catalytic RNA molecules, which have the ability to undergo self-splicing. Thereby the non-coding introns are removed from the coding sequence and the remaining exons are joined. The correct recognition of the splice site is ensured by base-pairing of two regions in the intron, the exon binding sites 1 and 2 (EBS1 and EBS2) with the two intron binding sites (IBS1 and IBS2) located at the end of the 5'-exon. This thesis describes the solution structures of the 5'-splice site recognition complex in the absence and presence of the substrate of the group II intron Sc.ai5γ located in the cox1 gene of Saccharomyces cerevisiae by NMR spectroscopy. Upon binding of IBS1, EBS1 adopts a novel conformation, which is stabilized by divalent metal ions. The influence of metal ions on these structures were investigated by NMR and Circular Dichroism. The results provide a fundamental understanding of the relationship between three-dimensional structure and metal- ion binding at the atomic level.


Introns der Gruppe II sind grosse katalytisch aktive RNA Moleküle, sogenannte Ribozyme, die die Fähigkeit besitzen, sich selbst aus ihrer Vorläufer RNA herauszuschneiden. Bei diesem sogenannten Spleissen werden die nicht-kodierenden Introns präzise herausgeschnitten und die kodierenden Exons wieder miteinander verknüpft. Um dies korrekt durchführen zu können, wird die 5'-Spleissstelle im Intron benötigt, d.h. die Exonbindungsstellen 1 und 2 (EBS1 und EBS2) paaren mit den Intronbindungsstellen 1 und 2 (IBS1 und IBS2) am angrenzenden 5'-Exon. In dieser Arbeit wurden die NMR Strukturen der 5'-Spleissstelle des Sc.ai5γ Introns der Bäckerhefe mit und ohne Exon gelöst. Es wurde gezeigt, dass die Bindung von EBS1 an IBS1 eine neuartige Konformation hervorruft, die durch die Bindung von Metallionen an diese Stelle stabilisiert wird. Der Einfluss von verschiedenen Metallionen auf diese Strukturen wurde mittels NMR und Circulardichroismus untersucht. Die Ergebnisse liefern ein umfassendes Bild über die Beziehung zwischen dreidimensionaler RNA Struktur und Metallbindungen auf atomarer Basis.

Abstract

Group II intron ribozymes are large catalytic RNA molecules, which have the ability to undergo self-splicing. Thereby the non-coding introns are removed from the coding sequence and the remaining exons are joined. The correct recognition of the splice site is ensured by base-pairing of two regions in the intron, the exon binding sites 1 and 2 (EBS1 and EBS2) with the two intron binding sites (IBS1 and IBS2) located at the end of the 5'-exon. This thesis describes the solution structures of the 5'-splice site recognition complex in the absence and presence of the substrate of the group II intron Sc.ai5γ located in the cox1 gene of Saccharomyces cerevisiae by NMR spectroscopy. Upon binding of IBS1, EBS1 adopts a novel conformation, which is stabilized by divalent metal ions. The influence of metal ions on these structures were investigated by NMR and Circular Dichroism. The results provide a fundamental understanding of the relationship between three-dimensional structure and metal- ion binding at the atomic level.


Introns der Gruppe II sind grosse katalytisch aktive RNA Moleküle, sogenannte Ribozyme, die die Fähigkeit besitzen, sich selbst aus ihrer Vorläufer RNA herauszuschneiden. Bei diesem sogenannten Spleissen werden die nicht-kodierenden Introns präzise herausgeschnitten und die kodierenden Exons wieder miteinander verknüpft. Um dies korrekt durchführen zu können, wird die 5'-Spleissstelle im Intron benötigt, d.h. die Exonbindungsstellen 1 und 2 (EBS1 und EBS2) paaren mit den Intronbindungsstellen 1 und 2 (IBS1 und IBS2) am angrenzenden 5'-Exon. In dieser Arbeit wurden die NMR Strukturen der 5'-Spleissstelle des Sc.ai5γ Introns der Bäckerhefe mit und ohne Exon gelöst. Es wurde gezeigt, dass die Bindung von EBS1 an IBS1 eine neuartige Konformation hervorruft, die durch die Bindung von Metallionen an diese Stelle stabilisiert wird. Der Einfluss von verschiedenen Metallionen auf diese Strukturen wurde mittels NMR und Circulardichroismus untersucht. Die Ergebnisse liefern ein umfassendes Bild über die Beziehung zwischen dreidimensionaler RNA Struktur und Metallbindungen auf atomarer Basis.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Sigel Roland K O, Alberto Roger
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Department of Chemistry
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:540 Chemistry
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2008
Deposited On:06 Mar 2009 16:46
Last Modified:24 Sep 2019 16:01
Number of Pages:319
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod005741642&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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