RNase MRP (также называемый RMRP ) является ферментативно активным рибонуклеопротеином с двумя различными ролями у эукариот . RNase MRP означает RNase for Mitochondrial RNA Processing. В митохондриях он играет прямую роль в инициации репликации митохондриальной ДНК . В ядре он участвует в обработке предшественника рРНК , где он расщепляет внутренний транскрибируемый спейсер 1 между 18S и 5.8S рРНК. [1] Несмотря на различные функции, было показано, что RNase MRP эволюционно связана с RNase P. Подобно эукариотической RNase P, RNase MRP не является каталитически активной без связанных белковых субъединиц . [2]
Мутации в компоненте РНК RNase MRP вызывают гипоплазию хряща и волос , плейотропное заболевание человека. За это заболевание отвечает мутация в гене РНК RNase MRP (RMRP), некодирующем гене РНК. RMRP был первым некодирующим геном ядерной РНК, вызывающим заболевание. [3]
RNase MRP и ее роль в обработке пре-рРНК ранее изучались на клетках дрожжей. Было показано, что RNase MRP расщепляет внутренний транскрибируемый спейсер , в частности ITS1 на определенном сайте A3 предшественника рРНК, что приводит после дополнительной обрезки к образованию зрелого 5′-конца 5.8S рРНК . Недавние данные, которые были собраны с использованием нескольких чувствительных к температуре мутантов RNase MRP , показали, что инактивация RNase MRP приводит к серьезному снижению распространенности всех ранних промежуточных продуктов в типичном пути обработки рРНК. Однако транскрипция предшественника рРНК не затрагивается, что позволяет предположить, что RNase MRP играет ключевую роль в обработке рРНК за пределами расщепления сайта A3 в ITS1. Дальнейшие исследования RNase MRP в клетках дрожжей показали потенциальную роль в регуляции клеточного цикла. Мутации РНКазы MRP привели к неправильной сегрегации плазмид и вызвали задержку клеточного цикла в конце митоза , за которой последовало накопление белка циклина B2 (CLB2) (в результате увеличения концентрации мРНК CLB2, которая кодирует белок CLB2). РНКаза MRP также продемонстрировала способность расщеплять 5′-UTR мРНК CLB2, что обеспечивает быструю деградацию 5′-в-3′ ферментом XRN1 , экзорибонуклеазой . [4]
РНКаза P и РНКаза MRP являются рибонуклеопротеиновыми комплексами, которые важны для процессинга РНК . Обе субъединицы имеют высококонсервативную спиральную область P4, которая является типом третичной структуры нуклеиновой кислоты . Эта область необходима для каталитической функции и, вероятно, является важной частью активного центра фермента . РНКаза P обнаружена как у эукариот , так и у прокариот , и она расщепляет пре-тРНК для получения зрелого 5'-конца тРНК . РНКаза MRP обнаружена только у эукариот и участвует в процессинге рРНК, который представляет собой преобразование прерибосомальной РНК в зрелую рРНК посредством сплайсинга, модификаций и расщепления. Точный механизм описан выше. [5]
.png/1280px-RNase_MRP_RNA_-_Secondary_AA_(structure).png)
Эти две рибонуклеазы , скорее всего, эволюционно связаны через общего предка, поскольку они имеют общие белковые субъединицы и могут быть свернуты в очень похожие вторичные структуры . В этих двух рибонуклеазах есть много консервативных областей . Последовательности генов CR-I, CR-V и CR-IV в домене 1 спиральной области P4 консервативны, при этом консенсусная последовательность в CR-IV является AGNNNNA для РНКазы P и AGNNA для РНКазы MRP. CR-II и CR-III также консервативны в домене 2 РНК P. Спираль P3 также консервативна в обеих рибонуклеазах у всех эукариот, но функция этой спирали пока не ясна. Эти консервативные области свидетельствуют о тесной филогенетической связи между этими двумя важными рибонуклеопротеиновыми комплексами. [5]
Метафизарная дисплазия без гипотрихоза (МДГ), анауксетическая дисплазия (АД), кифомелическая дисплазия (КД), синдром Оменна (ОС) — заболевания, связанные с мутировавшей и (или) дисфункциональной активностью РНКазы MRP, а следовательно, и гена RMRP.
Мутации в компоненте РНК RNase MRP вызывают гипоплазию хряща и волос (CHH), плейотропное заболевание человека. У пациентов с CHH были выявлены две категории мутаций, связанных с РНКазой MRP. Первый тип — это когда вставка , дупликация или трипликация происходит в промоторе гена РНКазы MRP между боксом TATA и сайтом инициации транскрипции. Это приводит к тому, что инициация РНКазы MRP происходит медленно или не происходит вообще. Вторая категория состоит из мутаций, которые находятся в транскрибированной РНК, созданной РНКазой MRP. У пациентов с CHH было выявлено более 70 различных мутаций в транскрипте РНК, созданном РНКазой MRP, тогда как около 30 различных мутаций были выявлены в промоторной области гена РНКазы MRP. У большинства пациентов с CHH есть комбинация либо мутации промотора в одном аллеле вместе с мутацией РНКазы MRP РНК в другом аллеле, либо комбинация двух мутаций РНКазы MRP РНК в обоих аллелях. Тот факт, что мутация в области промотора в обоих аллелях встречается нечасто, показывает летальность отсутствия этой РНК, которая транскрибируется РНКазой MRP. [6] [7] [8]
Пациенты с метафизарной дисплазией без гипотрихоза (MDWH) не способны производить нормальные новые трубчатые структуры в метафизах длинных костей. Поэтому у людей с диагнозом MDWH будут наблюдаться пористые и расширенные длинные кости. Мутация происходит в гене RMRP при MDWH; общая вставка (-21-20 insTCTGTGAAGCTGGGGAC) на отцовском аллеле и точечная мутация 218A→G, происходящая на материнском аллеле. MDWH, скорее всего, является вариантом CHH. Они одинаковы в том, что оба демонстрируют низкий рост. Некоторые из тех же генов, вовлеченных в мутации при CHH, являются теми же генами, которые мутируют при MDWH. [9] Эти два заболевания отличаются тем, что при MDWH отсутствует иммунодефицит и другие особенности скелета, обнаруженные у пациентов с CHH. [3]
AD — это аутосомно-рецессивная спондилометаэпифизарная дисплазия, которая обычно характеризуется ранним (пренатальным) началом крайне низкого роста, и рост взрослых обычно не превышает 85 см. Для AD также типичны меньшее, чем обычно, количество зубов и небольшая умственная отсталость. Связанные мутации — гомозиготная инсерционная мутация и две сложные гетерозиготные мутации. [3] Мутации в регуляторной области промотора 5' связаны с этим тяжелым заболеванием скелета. Другие названия, используемые для описания этого состояния, — спондилометаэпифизарная дисплазия, анауксетический тип, спондилометаэпифизарная дисплазия, тип Менгера. [10]
KD является формой карликовости с короткими конечностями. Характерными признаками KD являются искривление длинных костей, дисморфия, уплощенные позвонки и короткие ребра. Искривление бедренной кости является отличительной диагностической характеристикой KD. В гене RMRP были обнаружены новые мутации у одного пациента с KD, в частности, мутация (вставка) T в отцовском аллеле 194-195 и точечная мутация 63C-->T материнского аллеля. Как и в случае с OS, ген MSRP не был строго связан с заболеваниями, но текущие исследования предполагают, что ген MSRP является фактором. KD наблюдался у очень немногих пациентов, однако это сублетальное заболевание остается актуальным для обсуждения отдельных проявлений болезни минимальных изменений . KD довольно похож на несколько форм MCD в том, что он демонстрирует комбинированный иммунодефицит и апластическую анемию. [3]
Синдром Оменна (ОС) — это тяжелое иммунодефицитное заболевание, в основном характеризующееся чешуйчатой эритродермией и сильным покраснением кожи. ОС также часто сопровождается увеличенными лимфоидными тканями, затяжной диареей, задержкой развития и эозинофилией . Генетические последовательности людей с ОС выявляют три новые мутации в гене RMRP, что предполагает связь с геном RMRP, но исследования продолжаются, чтобы лучше выяснить причину ОС. На данный момент существует только одно лечение ОС — трансплантация костного мозга. Если лечение не проводится, ОС довольно фатален, что приводит к смерти в младенчестве. Пациенты с ОС являются иммунодефицитными, что означает, что их иммунная система ослаблена и не может должным образом бороться с инфекциями, что приводит к серьезным вторичным заболеваниям. [3]