Spliceosome

Spliceosomi  on RNA - molekyyleistä ja proteiineista koostuva tumarakenne , joka poistaa ei-koodaavia sekvenssejä ( introneja ) mRNA - prekursoreista . Tätä prosessia kutsutaan liittämiseksi ( englannin sanasta splicing  - splicing). Spliceosomi koostuu viidestä pienestä tuman RNA: sta (snRNA:sta), ja jokainen niistä liittyy vähintään seitsemään proteiinitekijään, jotka muodostavat pieniä tuman ribonukleoproteiineja (snRNP:t). Spliceosomin sisältämiä snRNP:itä kutsutaan nimellä U1 , U2 , U4 , U5 ja U6 [1] .  

Liitoksen rakenne ja mekanismi

Silmukointi toimii monimutkaisena dynaamisena koneena: in vitro -järjestelmissä useat silmukointikomponentit kokoontuvat mRNA-prekursorin (pre-mRNA) päälle ja suorittavat tehtävänsä, minkä jälkeen ne poistuvat antaen tilaa seuraaville komponenteille [2] .

Silmukoinnin aikana 5'-silmukointirajan, haarakohdan alueen ja 3'-rajan tunnistaminen määräytyy suurelta osin emäspariutumisen avulla snRNA-molekyyleissä ja konsensussekvensseillä pre-mRNA:ssa. Silmukoinnin alussa U1 sitoutuu komplementaarisesti 5'-sitoutumisrajaan, ja BBP -proteiini ( haarapistettä  sitova proteiini ) ja U2AF (aputekijä U2) tunnistavat tulevan haarakohdan. Seuraavaksi U2 snRNP syrjäyttää BBP:n ja U2AF:n sitoutumalla komplementaarisesti haarapistealueen konsensussekvenssiin. U2:n sitoutuminen haarapisteeseen saa vastaavan parittoman adeniinin poistumaan parialueelta, jolloin se aktivoituu reagoimaan 5'-silmukointirajan kanssa. Tästä adeniinista tulee haarautumispiste. Pseudouridiinitähteiden läsnäolo U2:ssa lähes haarautumisaluetta vastapäätä johtaa RNA-RNA-sidosten konfiguraation muutokseen U2:een sitoutumisen aikana. Nämä pseudouridiinin aiheuttamat rakenteelliset muutokset asettavat pidennetyn adenosiinin 2'-OH-ryhmän paikoilleen sallimaan ensimmäisen silmukointivaiheen [3] . Kolminkertainen snRNP U4/U6•U5 tulee sitten reaktioon, jossa U4 ja U6 pidetään yhdessä komplementaarisella sitoutumisella. Kompleksia U1, U2, U4, U5 ja U6 kutsutaan B-kompleksiksi. U5 on vuorovaikutuksessa silmukointialueen 5'- ja 3'-päissä olevien sekvenssien kanssa sen osana olevan invariantin snRNA-silmukan vuoksi [4] . U5:n proteiinikomponentit ovat vuorovaikutuksessa silmukointikohdan 3'-alueen kanssa [5] . Silmukointi käy läpi sarjan uudelleenjärjestelyjä, jotka luovat silmukoinnin aktiivisen kohdan ja sijoittavat esi-mRNA:n ensimmäistä fosforyylitransferaasireaktiota varten. Introni saa tyypillisen lasson muodon. Tapahtuu vielä muutama uudelleenjärjestely, jonka seurauksena U4:n ja U6:n väliset siteet katkeavat ja U4 lähtee. Vapautunut U6 korvaa U1:n 5'-silmukointirajalla ja muodostaa aktiivisen paikan toiselle fosforyylitransferaasireaktiolle, jonka aikana eksonin päät liitetään yhteen ja introni leikataan pois. Kompleksia U2, U5 ja U6 kutsutaan B*-kompleksiksi ja kompleksia, joka on olemassa B*-kompleksin olemassaolon ja intronin leikkaamisen välillä, kutsutaan C-kompleksiksi. U5 [6] [7] tarvitaan eksonien liittämiseen .

Vaikka silmukointireaktiot itsessään eivät vaadi ATP :tä , sitä tarvitaan silmukointiosomin kokoamiseen ja uudelleenjärjestelyyn. Esimerkiksi jotkut silmukointiproteiinit käyttävät ATP:tä RNA-RNA-sidosten katkaisemiseen. Itse asiassa kaikki vaiheet, paitsi BBP:n laskeutuminen haarapisteeseen ja U1:n laskeutuminen 5'-silmukointikohtaan, vaativat ATP-hydrolyysin ja lisäproteiinien osallistumisen (yhdelle silmukointitapahtumalle tarvitaan vähintään 200 proteiinia, mukaan lukien snRNP-proteiinit ) [8] .

Silmukoinnin päätyttyä silmukointiosomi ohjaa joukon proteiineja, jotka sitoutuvat mRNA:han lähellä intronin aiemmin miehittämää paikkaa. Näitä proteiineja kutsutaan eksoniliitoskompleksiksi (EJC ) [  8 ] .

Pieni spliceosome

U2-riippuvaisen suuren spliceosomin lisäksi on U12-riippuvainen pieni spliceosomi ( englanniksi  minor spliceosome ). Pieni silmukointi on läsnä useimmissa eukaryooteissa , mutta silmukoi vain noin 0,5 % introneista. Tällaiset intronit silmukoituvat jonkin verran vähemmän tehokkaasti kuin suuret silmukointiintronit ja niiden odotetaan rajoittavan vastaavien geenien ilmentymistä . Verrattuna normaaleihin introniin, joissa on GT-AG-päät ja alhainen konservoitunut 5'-silmukointikohta, pienillä silmukointiintroneilla on säilyneet 5'-silmukointikohdat ja AT-AC-päät. Pienet silmukointi-snRNP:t sisältävät neljä spesifistä snRNA:ta U11 , U12 , U4atac ja U6atac sekä U5-snRNA:ta, jotka ovat yhteisiä molemmille silmukointityypeille [9] . Vasemmalla oleva kuva näyttää tärkeimmät erot suurten ja pienten silmukoiden toiminnassa.

Kliininen merkitys

Spliceosomin eri komponenttien mutaatiot ja niitä vastaavat häiriöt johtavat usein myelodysplastisten oireyhtymien kehittymiseen [10] [11] sekä erityyppisiin syöpiin ja neuropatologioihin [12] . Tässä suhteessa syöpälääkkeiden ehdokkaat ovat pieniä molekyylejä , jotka voivat moduloida silmukoinnin toimintaa [13] . Taybi- Linderin oireyhtymä liittyy mutaatioihin snRNA:ssa, joka on osa pientä silmukointia [ 14] . 

Muistiinpanot

1. ↑ Alberts et ai., 2013 , s. 537.
2. ↑ Alberts et ai., 2013 , s. 538.
3. ↑ Newby MI , Greenbaum NL . Spliceosomaalisen haarakohdan tunnistusmotiivin muokkaaminen konservoituneella pseudouridiinilla.  (englanniksi)  // Luonnon rakennebiologia. - 2002. - Voi. 9, ei. 12 . - s. 958-965. doi : 10.1038 / nsb873 . — PMID 12426583 .
4. ↑ Newman AJ , Teigelkamp S. , Beggs JD snRNA-vuorovaikutukset 5'- ja 3'-silmukointikohdissa, joita seurattiin valoaktivoidulla silloituksella hiivan silmukointiosomeissa.  (englanti)  // RNA (New York, NY). - 1995. - Voi. 1, ei. 9 . - s. 968-980. — PMID 8548661 .
5. ↑ Chiara MD , Palandjian L. , Feld Kramer R. , Reed R. Todisteet siitä, että U5 snRNP tunnistaa nisäkkäiden katalyyttisen vaiheen II 3'-silmukointikohdan.  (englanniksi)  // EMBO-lehti. - 1997. - Voi. 16, ei. 15 . - P. 4746-4759. - doi : 10.1093/emboj/16.15.4746 . — PMID 9303319 .
6. ↑ Alberts et ai., 2013 , s. 538-540.
7. ↑ Nguyen TH , Galej WP , Fica SM , Lin PC , Newman AJ , Nagai K. Kahden silmukointikompleksin CryoEM-rakenteet: alkupala ja jälkiruoka spliceosomien juhlassa.  (englanti)  // Nykyinen mielipide rakennebiologiassa. - 2016. - Vol. 36. - s. 48-57. - doi : 10.1016/j.sbi.2015.12.005 . — PMID 26803803 .
8. ↑ 1 2 Alberts et al., 2013 , s. 540.
9. ↑ Turunen JJ , Niemelä EH , Verma B. , Frilander MJ Merkittävä muu : silmukoiminen minor spliceosomin mukaan.  (englanniksi)  // Wiley monitieteiset katsaukset. RNA. - 2013. - Vol. 4, ei. 1 . - s. 61-76. - doi : 10.1002/wrna.1141 . — PMID 23074130 .
10. ↑ Sun C. , Wang J. , Zhou X. Spliceosome Mutations in Hematopoietic Malignancy tutkimuksen edistyminen  (kiina)  // Zhongguo shi yan xue ye xue za zhi. - 2016. - Vol. 24,第3数. - s. 925-929. — PMID 27342535 .
11. ↑ Brierley CK , Steensma DP Targeting Splicing in the Treatment of Myelodysplastic Syndromes and Other Myeloid Neoplasms.  (englanniksi)  // Nykyiset hematologiset maligniteettiraportit. - 2016. - doi : 10.1007/s11899-016-0344-z . — PMID 27492253 .
12. ↑ Chabot B. , Shkreta L. Lähettäjä-RNA:n silmukoinnin puutteellinen hallinta ihmisen taudissa.  (Englanti)  // The Journal of Cell Biology. - 2016. - Vol. 212, nro. 1 . - s. 13-27. - doi : 10.1083/jcb.201510032 . — PMID 26728853 .
13. ↑ Effenberger KA , Urabe VK , Jurica MS Moduloiva silmukointi silmukoinnin pienimolekulaarisilla estäjillä.  (englanniksi)  // Wiley monitieteiset katsaukset. 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. Taybi-Linderin oireyhtymän fenotyyppisen ja mutaatiospektrin jalostaminen.  (englanniksi)  // Kliininen genetiikka. - 2016. - Vol. 90, ei. 6 . - s. 550-555. - doi : 10.1111/cge.12781 . — PMID 27040866 .

Kirjallisuus

• B. Alberts, A. Johnson, D. Lewis et ai. Solun molekyylibiologia: 3 tilavuudessa. - M. - Izhevsk: Tutkimuskeskus "Säännöllinen ja kaoottinen dynamiikka", Tietokonetutkimuksen instituutti, 2013. - V. 1. - 808 s. - ISBN 978-5-4344-0112-8 .
• Papasaikas P. , Valcárcel J. Spliceosome: The Ultimate RNA Chaperone and Sculptor.  (englanti)  // Biokemian tieteiden suuntaukset. - 2016. - Vol. 41, nro. 1 . - s. 33-45. - doi : 10.1016/j.tibs.2015.11.003 . — PMID 26682498 .
• Galej, W. P. (2018). Spliceosomin rakennetutkimukset: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuuden näkymät . Biochemical Society Transactions, BST20170240. doi : 10.1042/BST20170240