Spliceosom

Spliceosomen  är en kärnstruktur som består av RNA- molekyler och proteiner som tar bort icke-kodande sekvenser ( introner ) från mRNA - prekursorer . Denna process kallas splicing (av engelska splicing  - splicing). Splitsosomen består av fem små nukleära RNA (snRNA), och var och en av dem är associerad med minst sju proteinfaktorer, vilket bildar små nukleära ribonukleoproteiner (snRNPs). De snRNP som finns i spliceosomen kallas U1 , U2 , U4 , U5 och U6 [1] .  

Struktur och mekanism för skarvning

Spliceosomen fungerar som en komplex dynamisk maskin: i in vitro -system samlas flera komponenter av spliceosomen på mRNA-prekursorn (pre-mRNA) och utför sina uppgifter, varefter de lämnar och ger vika för följande komponenter [2] .

Under splitsning bestäms igenkänningen av 5'-splitsningsgränsen, grenpunktsregionen och 3'-gränsen till stor del av basparning i snRNA-molekyler och konsensussekvenser i pre-mRNA. I början av splitsningen binder U1 komplementärt till den 5'-bindande gränsen, och BBP -proteinet ( grenpunktsbindande  protein ) och U2AF (hjälpfaktor U2) känner igen den framtida förgreningspunkten. Därefter förskjuter U2 snRNP BBP och U2AF genom komplementär bindning till konsensussekvensen för grenpunktsregionen. Bindning av U2 till en förgreningspunkt gör att motsvarande oparade adenin lämnar det parade området, varvid det aktiveras för att reagera med 5'-skarvgränsen. Det är detta adenin som kommer att bli förgreningspunkten. Närvaron av pseudouridinrester i U2 nästan mittemot grenregionen leder till en förändring i konfigurationen av RNA-RNA-bindningar under bindning till U2. Dessa pseudouridin-inducerade strukturella förändringar placerar 2'-OH-gruppen av förlängt adenosin i position för att tillåta det första splitsningssteget [3] . Trippeln snRNP U4/U6•U5 går sedan in i reaktionen, där U4 och U6 hålls samman genom komplementär bindning. Komplexet U1, U2, U4, U5 och U6 kallas B-komplexet. U5 interagerar med sekvenserna vid 5'- och 3'-ändarna av splitsningsregionen på grund av den invarianta snRNA-loopen som är en del av den [4] . Proteinkomponenter av U5 interagerar med 3'-regionen av splitsningsstället [5] . Spliceosomen genomgår en serie omarrangemang som skapar det aktiva stället för spliceosomen och placerar pre-mRNA för den första fosforyltransferasreaktionen. Intronet antar en karakteristisk lassoform. Ytterligare några omarrangemang sker, som ett resultat av vilka banden mellan U4 och U6 bryts och U4 lämnar. Det frigjorda U6 ersätter U1 vid 5'-skarvningsgränsen och bildar ett aktivt ställe för den andra fosforyltransferasreaktionen, under vilken exonändarna förenas och intronet skärs ut. Komplexet U2, U5 och U6 kallas B*-komplexet, och komplexet som finns mellan förekomsten av B*-komplexet och excision av intronet kallas C-komplexet. U5 [6] [7] krävs för exon sammanfogning .

Även om själva splitsningsreaktionerna inte kräver ATP , krävs det för sammansättning och omarrangemang av splitsosomen. Till exempel används ATP av vissa spliceosomproteiner för att bryta RNA-RNA-bindningar. Faktum är att alla stadier, förutom landningen av BBP på grenpunkten och U1 på 5'-skarvningsstället, kräver ATP-hydrolys och deltagande av ytterligare proteiner (för en splitsningshändelse krävs minst 200 proteiner, inklusive snRNP-proteiner ) [8] .

Efter avslutad splitsning riktar splitsosomen en uppsättning proteiner som binder till mRNA:t nära den position som tidigare upptagits av intronen. Dessa proteiner kallas exon junction complex (EJC ) [  8 ] .

Liten spliceosom

Förutom den U2-beroende stora spliceosomen finns det en U12-beroende liten spliceosom ( engelska  minor spliceosom ). Den lilla spliceosomen finns i de flesta eukaryoter , men skarvar endast cirka 0,5% av intronerna. Sådana introner splitsar något mindre effektivt än stora splitsosomintroner och förväntas begränsa uttrycket av motsvarande gener . Jämfört med normala introner, som har GT-AG-ändar och ett lågt konserverat 5'-splitsställe, har små splitsningsintroner konserverade 5'-splitsningsställen och AT-AC-ändar. Små spliceosom snRNPs inkluderar fyra specifika snRNA U11 , U12 , U4atac och U6atac samt U5 snRNA gemensamt för båda typerna av spliceosomer [9] . Figuren till vänster visar de viktigaste skillnaderna i driften av stora och små spliceosomer.

Klinisk betydelse

Mutationer av olika komponenter i spliceosomen och deras motsvarande störningar leder ofta till utvecklingen av myelodysplastiska syndrom [10] [11] , såväl som olika typer av cancer och neuropatologier [12] . I detta avseende är kandidater för anticancerläkemedel små molekyler som kan modulera spliceosomens arbete [13] . Taybi -Linders syndrom är associerat med mutationer i snRNA, som är en del av den lilla spliceosomen [ 14] . 

Anteckningar

  1. Alberts et al., 2013 , sid. 537.
  2. Alberts et al., 2013 , sid. 538.
  3. Newby MI , Greenbaum NL Skulptering av motivet för igenkänning av spliceosomal grenställe av en konserverad pseudouridin.  (engelska)  // Naturens strukturella biologi. - 2002. - Vol. 9, nr. 12 . - s. 958-965. doi : 10.1038 / nsb873 . — PMID 12426583 .
  4. Newman AJ , Teigelkamp S. , Beggs JD snRNA-interaktioner vid 5'- och 3'-splitsningsställen övervakade genom fotoaktiverad tvärbindning i jästspliceosomer.  (engelska)  // RNA (New York, NY). - 1995. - Vol. 1, nr. 9 . - s. 968-980. — PMID 8548661 .
  5. Chiara MD , Palandjian L. , Feld Kramer R. , Reed R. Bevis för att U5 snRNP känner igen 3'-splitsningsstället för katalytiskt steg II hos däggdjur.  (engelska)  // The EMBO journal. - 1997. - Vol. 16, nr. 15 . - P. 4746-4759. - doi : 10.1093/emboj/16.15.4746 . — PMID 9303319 .
  6. Alberts et al., 2013 , sid. 538-540.
  7. Nguyen TH , Galej WP , Fica SM , Lin PC , Newman AJ , Nagai K. CryoEM-strukturer av två spliceosomala komplex: förrätt och efterrätt vid spliceosomfesten.  (engelska)  // Aktuell åsikt inom strukturbiologi. - 2016. - Vol. 36. - S. 48-57. - doi : 10.1016/j.sbi.2015.12.005 . — PMID 26803803 .
  8. 1 2 Alberts et al., 2013 , sid. 540.
  9. Turunen JJ , Niemelä EH , Verma B. , Frilander MJ Den signifikanta andra: skarvning av den mindre spliceosomen.  (engelska)  // Wiley interdisciplinary reviews. RNA. - 2013. - Vol. 4, nr. 1 . - S. 61-76. - doi : 10.1002/wrna.1141 . — PMID 23074130 .
  10. Sun C. , Wang J. , Zhou X. Forskningsframsteg på spliceosomemutationer i hematopoietisk malignitet  (kinesiska)  // Zhongguo shi yan xue ye xue za zhi. - 2016. - Vol. 24, 3 数. - s. 925-929. — PMID 27342535 .
  11. Brierley CK , Steensma DP Targeting Splicing in the Treatment of Myelodysplastic Syndromes and Other Myeloid Neoplasms.  (engelska)  // Aktuella hematologiska malignitetsrapporter. - 2016. - doi : 10.1007/s11899-016-0344-z . — PMID 27492253 .
  12. Chabot B. , Shkreta L. Defekt kontroll av splitsning av pre-budbärare RNA vid mänsklig sjukdom.  (engelska)  // The Journal of cell biology. - 2016. - Vol. 212, nr. 1 . - S. 13-27. - doi : 10.1083/jcb.201510032 . — PMID 26728853 .
  13. Effenberger KA , Urabe VK , Jurica MS Modulerande splitsning med små molekylära hämmare av spliceosomen.  (engelska)  // Wiley interdisciplinary reviews. RNA. - 2016. - doi : 10.1002/wrna.1381 . — PMID 27440103 .
  14. Putoux A. , Alqahtani A. , Pinson L. , Paulussen AD , Michel J. , Besson A. , Mazoyer S. , Borg I. , Nampoothiri S. , Vasiljevic A. , Uwineza A. , Boggio D. , Champion F . , de Die-Smulders CE , Gardeitchik T. , van Putten WK , Perez MJ , Musizzano Y. , Razavi F. , Drunat S. , Verloes A. , Hennekam R. , Guibaud L. , Alix E. , Sanlaville D. , Lesca G. , Edery P. Förfining av det fenotypiska och mutationella spektrumet av Taybi-Linders syndrom.  (engelska)  // Klinisk genetik. - 2016. - Vol. 90, nr. 6 . - S. 550-555. - doi : 10.1111/cge.12781 . — PMID 27040866 .

Litteratur