Exon splitsningskomplex

Exon junction complex [1] ( engelska  Exon junction complex, EJC ) är ett proteinkomplex som bildas på pre - mRNA vid föreningspunkten mellan två exoner som var kopplade till varandra under splitsningen . EJC har en betydande inverkan på translationell kvalitetskontroll och lokalisering av skarvat mRNA [2] . Man tror att exonövergångskomplexet tillhandahåller ett positionsspecifikt minne av splitsningshändelsen. EJC består av en stabil heterotetramerisk kärna som fungerar som en bindande plattform för andra faktorer som är involverade i post-transkriptionell mRNA-reglering [2] . Core EJC består av den eukaryota translationsinitieringsfaktorn eIF4A-III ( en RNA- helikas som innehåller DEAD-box- motivet ), som binder till en ATP -analog , samt ytterligare proteiner Magoh och Y14 [3] . Dessutom interagerar EJC med många andra proteiner , såsom SR-proteiner [4] . Det antas att dessa interaktioner spelar en viktig roll i komprimeringen av mRNA [4] .

Komposition

EJC innehåller flera nyckelproteiner: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF , Magoh och andra [5] [6] [7] . RNPS1 kan fungera som en skarvningskoaktivator och är också, tillsammans med Y14, inblandad i nonsens-medierat förfall (NMD) [8] [9] . Det antas att SRm160 accelererar bearbetningen av 3'-änden av mRNA [10] [11] . Magoh underlättar troligen transporten av mRNA in i cytoplasman , medan Aly är involverad i processen för nukleär mRNA-export [12] [13] [14] . Aly rekryteras till EJC-komplexet av UAP56 [15] -proteinet , som fungerar som en splitsningsfaktor som krävs för spliceosommontering [16] . DEK-proteinet är också en del av EJC, men det är också involverat i många andra processer: från splitsning till reglering av transkription och kromatinstruktur [17] [18] [19] .

Struktur

Kärnan i EJC-komplexet samlas kring translationsfaktorn eIF4AIII. I den form som är associerad med mRNA finns den i två konformationer : öppen och stängd. I det stängda tillståndet bildar de två domänerna av detta protein två bindningsställen : för mRNA och för 5'-adenylyl-β-imidodifosfat (ADPNP) [20] . I den öppna konformationen roteras de två domänerna 160° från sina positioner i den slutna konformationen. Magoh- och Y14-proteinerna binder till varandra och bildar en heterodimer som ligger vid EJC-polen vänd mot 5'-änden av mRNA:t [21] [22] [23] . Magoh binder till eIF4AIII via aminosyrarester som bildar två C-terminala α-helixar och ena änden av ett stort β-ark [20] . Konserverade rester i länken som förbinder två eIF4AIII- domäner bildar saltbryggor eller vätebindningar med rester i Magoh [20] . Y14 och eIF4AIII är länkade med en enkelbindning, en saltbrygga mellan Arg108 Y14 och Asp401 eIF4AIII [20] . Om en mutation inträffar i dessa rester kan Magoh-Y14 inte binda till eIF4AIII [24] .

Fungerar

Under splitsning i eukaryota celler binder EJC till mRNA cirka 20-24 nukleotider uppströms om exonövergången [25] [26] . Bindningen av EJC till mRNA beror inte på nukleotidsekvensen för det senare [7] . EJC förblir bundet till mRNA när det exporteras från kärnan till cytoplasman. För att mRNA ska passera genom kärnporen måste två dimerer binda till den: NXF1 /TAP och NXT1 / p15 [27] . NXF1/TAP är en nyckelreceptor för mRNA-export till cytoplasman, eftersom den interagerar med RNA-bundna adapterproteiner och med komponenter i kärnporkomplexet [28] .

Nyckelrollen för EJC är deltagande i mRNA-kvalitetskontroll, nämligen i processen av nonsens-medierad decay (NMD), vilket leder till förstörelsen av mRNA som innehåller för tidigt stoppkodon . När normalt mRNA översätts binder ribosomen till transkriptet och börjar syntetisera en kedja av aminosyror. När den når exonövergångskomplexet förskjuter den den och fortsätter translationen tills stoppkodonet nås. Om mRNA innehåller ett för tidigt stoppkodon som ligger nedströms ribosomen till EJC, kommer EJC att förbli associerat med transkriptet och utlösa dess förstörelse [29] .

EJC är också involverade i NMD på ett annat sätt: de rekryterar kvalitetskontrollfaktorerna UPF1 , UPF2 och UPF3 [30] till avskriften . Dessa proteiner spelar en nyckelroll i NMD. Magoh-, Y14- och eIF4AIII-proteiner, som är en del av EJC, säkerställer bindningen av komplexet till UPF3. UPF3 fungerar som en "brygga" mellan UPF2- och UPF1-proteinerna, vilket ger bildandet av en trimer [31] . I denna trimer samverkar UPF2 och UPF3 för att stimulera ATPas- och RNA-helikasaktiviteten hos UPF1. Core EJC binder starkt UPF-komplexet till mRNA och är involverat i regleringen av UPF1-proteinets aktivitet. Ribosomer som stoppas vid det prematura stoppkodonet rekryterar UPF1 genom interaktion med translationstermineringsfaktorerna eRF1 och eRF3 . Tillsammans med SMG1 -proteinet bildar eRF1, eRF3 och UPF1 ett komplex som kallas SURF. Det bildar en "brygga" mellan ribosomen och nedströms EJC bunden till UPF2- och UPF3-proteinerna. Denna interaktion utlöser fosforyleringen av UPF1 av SMG1-proteinet, vilket leder till dissociationen av eRF1 och eRF3. Det återstående komplexet av EJC-, UPF3-, UPF2-, fosforylerade UPF1- och SMG1-proteiner utlöser mRNA-nedbrytning [31] .

Anteckningar

  1. ↑ Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Genes enligt Lewin. - M . : Laboratory of Knowledge, 2017. - S. 616. - 919 sid. — ISBN 978-5-906828-24-8 .
  2. ↑ 1 2 Nott A. , Moore MJ Den ständigt ökande komplexiteten i exonövergångskomplexet.  (engelska)  // Current Opinion In Cell Biology. - 2004. - Juni ( vol. 16 , nr 3 ). - S. 279-284 . - doi : 10.1016/j.ceb.2004.03.012 . — PMID 15145352 .
  3. ↑ Ballut L. , Marchadier B. , Baguet A. , Tomasetto C. , Séraphin B. , Le Hir H. Exonövergångskärnkomplexet låses till RNA genom hämning av eIF4AIII ATPas-aktivitet.  (engelska)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2005. - Oktober ( vol. 12 , nr 10 ). - s. 861-869 . doi : 10.1038 / nsmb990 . — PMID 16170325 .
  4. ↑ 1 2 Singh G. , Kucukural A. , Cenik C. , Leszyk JD , Shaffer SA , Weng Z. , Moore MJ Den cellulära EJC-interaktomen avslöjar högre ordningens mRNP-struktur och en EJC-SR-proteinnexus.  (engelska)  // Cell. - 2012. - 9 november ( vol. 151 , nr 4 ). - s. 750-764 . - doi : 10.1016/j.cell.2012.10.007 . — PMID 23084401 .
  5. ↑ Kataoka Naoyuki , Yong Jeongsik , Kim V. Narry , Velazquez Francisco , Perkinson Robert A. , Wang Fan , Dreyfuss Gideon. Pre-mRNA splitsning avtrycker mRNA i kärnan med ett nytt RNA-bindande protein som kvarstår i cytoplasman  //  Molecular Cell. - 2000. - September ( vol. 6 , nr 3 ). - s. 673-682 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/s1097-2765(00)00065-4 .
  6. ↑ Le Hir H. , Gatfield D. , Izaurralde E. , Moore MJ Exon-exon-övergångskomplexet tillhandahåller en bindande plattform för faktorer som är involverade i mRNA-export och nonsens-medierad mRNA-nedbrytning.  (engelska)  // The EMBO Journal. - 2001. - 3 september ( vol. 20 , nr 17 ). - P. 4987-4997 . - doi : 10.1093/emboj/20.17.4987 . — PMID 11532962 .
  7. ↑ 1 2 Le Hir H. , Izaurralde E. , Maquat LE , Moore MJ . Splitsosomen avsätter flera proteiner 20-24 nukleotider uppströms om mRNA exon-exon-övergångspunkter.  (engelska)  // The EMBO Journal. - 2000. - 15 december ( vol. 19 , nr 24 ). - P. 6860-6869 . - doi : 10.1093/emboj/19.24.6860 . — PMID 11118221 .
  8. ↑ Lykke-Andersen J. Kommunikation av positionen för Exon-Exon-övergångar till mRNA-övervakningsmaskineriet av proteinet RNPS1  //  Science. - 2001. - 7 september ( vol. 293 , nr 5536 ). - P. 1836-1839 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1062786 .
  9. ↑ Lejeune F. Exonövergångskomplexet detekteras på CBP80-bundet men inte eIF4E-bundet mRNA i däggdjursceller: dynamics of mRNP remodeling  //  The EMBO Journal. - 2002. - 1 juli ( vol. 21 , nr 13 ). - P. 3536-3545 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/cdf345 .
  10. ↑ Mayeda A. Rening och karakterisering av human RNPS1: en allmän aktivator av pre-mRNA splitsning  //  The EMBO Journal. - 1999. - 16 augusti ( vol. 18 , nr 16 ). - P. 4560-4570 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/18.16.4560 .
  11. ↑ McCracken S. , Lambermon M. , Blencowe BJ SRm160 Splicing Coactivator främjar transkript 3'-end-klyvning  //  Molecular and Cellular Biology. - 2002. - 1 januari ( vol. 22 , nr 1 ). - S. 148-160 . — ISSN 0270-7306 . - doi : 10.1128/mcb.22.1.148-160.2002 .
  12. ↑ Hir Hervé Le , Gatfield David , Braun Isabelle C , Forler Daniel , Izaurralde Elisa. Proteinet Mago ger en länk mellan splitsning och mRNA-lokalisering  //  EMBO rapporterar. - 2001. - December ( vol. 2 , nr 12 ). - P. 1119-1124 . — ISSN 1469-221X . - doi : 10.1093/embo-reports/kve245 .
  13. ↑ Zhou Zhaolan , Luo Ming-juan , Straesser Katja , Katahira Jun , Hurt Ed , Reed Robin. [1]  (engelska)  // Nature. - 2000. - 21 september ( vol. 407 , nr 6802 ). - S. 401-405 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/35030160 .
  14. ↑ Rodrigues JP , Rode M. , Gatfield D. , Blencowe BJ , Carmo-Fonseca M. , Izaurralde E. REF-proteiner förmedlar exporten av splitsade och osplitsade mRNA från kärnan  //  Proceedings of the National Academy of Sciences . - 2001. - 30 januari ( vol. 98 , nr 3 ). - P. 1030-1035 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.98.3.1030 .
  15. ↑ Cullen BR Nuclear RNA export  //  Journal of Cell Science. - 2003. - 15 februari ( vol. 116 , nr 4 ). - s. 587-597 . — ISSN 0021-9533 . - doi : 10.1242/jcs.00268 .
  16. ↑ Gatfield David , Izaurralde Elisa. REF1/Aly och de extra exon junction-komplexproteinerna är nödvändiga för nukleär mRNA-export  //  The Journal of Cell Biology. - 2002. - 18 november ( vol. 159 , nr 4 ). - s. 579-588 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200207128 .
  17. ↑ Alexiadis V. , Waldmann T. , Andersen J. , Mann M. , Knippers R. , Gruss C. Proteinet som kodas av proto-onkogenen DEK ändrar kromatinets topologi och minskar effektiviteten av DNA-replikation i en kromatinspecifik sätt.  (engelska)  // Gener & Development. - 2000. - 1 juni ( vol. 14 , nr 11 ). - P. 1308-1312 . — PMID 10837023 .
  18. ↑ McGarvey Tim , Rosonina Emanuel , McCracken Susan , Li Qiyu , Arnaout Ramy , Mientjes Edwin , Nickerson Jeffrey A. , Awrey Don , Greenblatt Jack , Grosveld Gerard , Blencowe Benjamin J. The Acute Myeloid Leukemia-Associated Protein, Splick Dealer -Dependent Interaction with Exon-Product Complexes  (engelska)  // The Journal of Cell Biology. - 2000. - 24 juli ( vol. 150 , nr 2 ). - S. 309-320 . — ISSN 0021-9525 . doi : 10.1083 / jcb.150.2.309 .
  19. ↑ Faulkner Neil E. , Hilfinger John M. , Markovitz David M. Protein Phosphatase 2A Aktiverar HIV-2-promotorn genom Enhancer Elements That Includes the pets Site  //  Journal of Biological Chemistry. - 2001. - 24 april ( vol. 276 , nr 28 ). - P. 25804-25812 . — ISSN 0021-9258 . - doi : 10.1074/jbc.m006454200 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Andersen CB , Ballut L. , Johansen JS , Chamieh H. , Nielsen KH , Oliveira CL , Pedersen JS , Séraphin B. , Le Hir H. , Andersen GR Structure of the exon junction core complex with a catched DEAD -box ATPas bundet till RNA.  (engelska)  // Science (New York, NY). - 2006. - 29 september ( vol. 313 , nr 5795 ). - P. 1968-1972 . - doi : 10.1126/science.1131981 . — PMID 16931718 .
  21. ↑ Lau Chi-Kong , Diem Michael D , Dreyfuss Gideon , Van Duyne Gregory D. Struktur för Y14-Magoh-kärnan i Exon Junction Complex  //  Nuvarande biologi. - 2003. - Maj ( vol. 13 , nr 11 ). - P. 933-941 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/s0960-9822(03)00328-2 .
  22. ↑ Fribourg Sebastien , Gatfield David , Izaurralde Elisa , Conti Elena. Ett nytt sätt för RBD-proteinigenkänning i Y14–Mago-komplexet  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2003. - 5 maj ( vol. 10 , nr 6 ). - s. 433-439 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsb926 .
  23. ↑ Shi H. , Xu RM Kristallstruktur av Drosophila Mago nashi-Y14-komplexet.  (engelska)  // Gener & Development. - 2003. - 15 april ( vol. 17 , nr 8 ). - s. 971-976 . - doi : 10.1101/gad.260403 . — PMID 12704080 .
  24. ↑ Gehring Niels H. , Kunz Joachim B. , Neu-Yilik Gabriele , Breit Stephen , Viegas Marcelo H. , Hentze Matthias W. , Kulozik Andreas E. Exon-Junction Complex Components Specificera distinkta rutter för nonsens-medierad mRNA-förfall med olika faktorer Krav  //  Molecular Cell. - 2005. - Oktober ( vol. 20 , nr 1 ). - S. 65-75 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.012 .
  25. ↑ Reichert VL 5' exoninteraktioner inom den mänskliga spliceosomen etablerar ett ramverk för exonövergångskomplexstruktur och sammansättning  //  Gener & Development. - 2002. - 1 november ( vol. 16 , nr 21 ). — S. 2778-2791 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.1030602 .
  26. ↑ Shibuya T. , Sonenberg N. , Moore MJ eIF4AIII binder skarvat mRNA i exonövergångskomplexet och är väsentligt för nonsens-medierat sönderfall.  (engelska)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2004. - April ( vol. 11 , nr 4 ). - s. 346-351 . doi : 10.1038 / nsmb750 . — PMID 15034551 .
  27. ↑ Reed R. , Hurt E. Ett konserverat mRNA-exportmaskineri kopplat till pre-mRNA-splitsning.  (engelska)  // Cell. - 2002. - 22 februari ( vol. 108 , nr 4 ). - s. 523-531 . — PMID 11909523 .
  28. ↑ IZAURRALDE E. En ny familj av nukleära transportreceptorer förmedlar exporten av budbärar-RNA till cytoplasman  //  European Journal of Cell Biology. - 2002. - November ( vol. 81 , nr 11 ). - s. 577-584 . — ISSN 0171-9335 . - doi : 10.1078/0171-9335-00273 .
  29. ↑ Chang YF , Imam JS , Wilkinson MF Den nonsensförmedlade RNA-övervakningsvägen för sönderfall.  (engelska)  // Annual Review Of Biochemistry. - 2007. - Vol. 76 . - S. 51-74 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.76.050106.093909 . — PMID 17352659 .
  30. ↑ Conti Elena , Izaurralde Elisa. Nonsens-medierat mRNA-förfall: molekylära insikter och mekanistiska variationer mellan arter  //  Current Opinion in Cell Biology. - 2005. - Juni ( vol. 17 , nr 3 ). - s. 316-325 . — ISSN 0955-0674 . - doi : 10.1016/j.ceb.2005.04.005 .
  31. ↑ 1 2 Chamieh Hala , Ballut Lionel , Bonneau Fabien , Le Hir Herve. NMD-faktorerna UPF2 och UPF3 överbryggar UPF1 till exonövergångskomplexet och stimulerar dess RNA-helikasaktivitet  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2007. - 9 december ( vol. 15 , nr 1 ). - S. 85-93 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsmb1330 .