stringtranslate.com

комплекс ТРЭМП

Комплекс TRAMP ( Tr f4/ A ir2/ M tr4p P olyadenylation complex) — это мультипротеиновый гетеротримерный комплекс с дистрибутивной активностью полиаденилирования , который идентифицирует широкий спектр РНК, продуцируемых полимеразами. Первоначально он был обнаружен в Saccharomyces cerevisiae ЛаКавой и др., Ванаковой и др. и Уайерсом и др. в 2005 г. [1]

Комплекс TRAMP состоит из РНК- хеликазы ( Mtr4 / Dob1 ), поли(А)-полимеразы ( Trf4 или Trf5 ) и белка цинкового стержня ( Air1 или Air2 ). Взаимодействие между экзосомами (Rrp6p/Rrp47p) и Mtr4p комплекса TRAMP помогает в наблюдении за РНК и деградации аномальных РНК.

Он взаимодействует с экзосомным комплексом в ядре эукариотических клеток и участвует в 3'-концевой обработке и деградации рибосомальной РНК и snoRNA . [1] [ 2] Комплекс TRAMP обрезает поли(A)-хвосты РНК, предназначенные для Rrp6 и ядра экзосомы, до 4-5 аденозинов, способствуя распознаванию транскриптов и активации экзосомного комплекса . [1] [3] Субстратная специфичность экзосом улучшается в присутствии комплекса TRAMP, поскольку он действует как важный кофактор и помогает в поддержании различных видов активности. [4]

Таким образом, TRAMP играет важную роль в избавлении клетки от некодирующих транскриптов, образующихся в результате транскрипции РНК-полимеразы II , а также участвует в биогенезе и обороте функциональных кодирующих и некодирующих РНК. [5]

Комплекс TRAMP также влияет на различные другие процессы РНК либо напрямую, либо косвенно. Он участвует в экспорте РНК, сплайсинге , подавлении гетерохроматиновых генов и помогает поддерживать стабильность генома. [6]

Компоненты

Неканонические поли(А) полимеразы

Pol(A) Полимеразы показали различные генетические взаимодействия с ДНК- топоизомеразами Top1p, и поэтому они были названы топоизомеразно-связанной функцией Trf4p и Trf5p [7] [8] из-за этого взаимодействия с ДНК они играют важную роль в стабильности генома. [9] В клетке Trf4p находится в более высокой концентрации по сравнению с Trf5p и также оказывает более сильное влияние на фенотип. [10] Trf4p присутствует по всему ядру, тогда как Trf5p в основном обнаруживается в ядрышке. Структура Trf4p состоит из центрального домена и каталитического домена, который похож на структуру канонических полимераз. [11]

Неканонические полимеразы Poly(A) (Trf4p или Trf5p) комплекса TRAMP, принадлежащие к семейству Cid1, не содержат мотив распознавания РНК (RRM), поэтому для полиаденилирования неканоническим полимеразам требуются дополнительные белки, такие как Air1/Air2. [12]

Цинковые протеины суставов пальцев

Белки цинковых костяшек Air1p/Air2p (белок RING-finger, взаимодействующий с аргининметилтрансферазой) в основном участвуют в связывании РНК. [13] Существует пять мотивов цинковых костяшек CCHC (C обозначает цистеин, H обозначает гистидин), которые присутствуют между C- и N-концами.

В белках Air2p четвертый и пятый цинковый сустав играют разные роли. Четвертый цинковый сустав играет роль в связывании РНК, в то время как пятый сустав важен для белок-белковых взаимодействий. [14] Air2p взаимодействует с центральным доменом Trf4p, и активность полиаденилирования Trf4p зависит от этого взаимодействия, поскольку делеция или мутация суставов препятствует активности полиаденилирования. [14] Air1p отвечает за ингибирование метилирования Npl3p (белка, который отвечает за экспорт мРНК). Air1p/Air2p также направляют аномальные мРНП на путь TRAMP и вызывают их деградацию. [15]

Ski2 как геликаза Mtr4p

Подобная Ski2 геликаза Mtr4p была обнаружена во время скрининга термоустойчивых мутантов, которые собирают поли(A) РНК в ядре и в основном участвует в раскручивающей активности. Mtr4p (также называемая Dob1p) является геликазой SF2 и принадлежит к семейству геликаз DExH-box РНК, состоящему из двух доменов, подобных RecA. [16] Она также состоит из домена WH ( домен крылатой спирали ), домена Arch (также называемого доменом стебля и KOW [домен Kyprides, Ouzounis, Woese]) и домена спирального пучка . [16] Упаковка доменов WH и спирального пучка на поверхности ядра геликазы приводит к образованию канала для одноцепочечной РНК. [16]

Mtr4p требует гидролиза АТФ или dATP для раскручивания дуплекса РНК, опосредованного Q-мотивом. Одноцепочечная область 3' к парной области также необходима для раскручивающей активности Mtr4p. Благодаря прямому контакту с различными компонентами экзосомы Mtr4p помогает в правильном добавлении субстратов РНК комплекса TRAMP к ядерной экзосоме. [17]

Разница между каноническими и неканоническими полимеразами

Разница между неканоническими и каноническими поли(А) полимеразами заключается в том, что канонические полимеразы помогают поддерживать мРНК, а их активность регулируется определенной последовательностью в мРНК [18], тогда как полиаденилирование неканонических полимераз использует другую регулируемую последовательность в РНК и определяет РНК для дегенерации или процессинга. [13] Канонические полимеразы относятся к суперсемейству ДНК-полимераз β, тогда как неканонические полимеразы относятся к семейству [1]Cid1, еще одним основным отличием является длина поли(А)-хвоста; канонические полимеразы могут добавлять много аденилатов, поэтому полученная РНК имеет более длинные поли(А)-хвосты, в то время как неканонические полимеразы, с другой стороны, могут производить РНК с более короткими поли(А)-хвостами, поскольку они могут добавлять только несколько аденилатов. [19]

Взаимодействие с 3'->5' экзонуклеазным комплексом экзосомы

Комплекс TRAMP вызывает деградацию или обработку различных РНК с помощью 3'->5' экзонуклеазного комплекса, называемого экзосомой. Гексамерное кольцо белков домена РНКазы PH, Rrp41p, Rrp42p, Rrp43p, Rrp45p, Rrp46p и Mtr3p, составляет экзосому S. cerevisiae . [20] Экзосома может вызывать деградацию РНК более эффективно в присутствии Rrp6p с помощью комплекса TRAMP in vitro . Кроме того, деградация РНК усиливается в присутствии различных кофакторов экзосомы, которые привлекаются котранскрипционно. [21]

Комплекс Ski, состоящий из Ski2p, Ski3p, Ski8p, необходим цитоплазматической экзосоме для всех путей деградации мРНК. [22] Цитоплазматическая экзосома вместе с белком Ski7p прикрепляется к различным аномальным рибосомам и мРНК и вызывает их деградацию. [20]

Взаимосвязь между компонентами

Все компоненты комплекса TRAMP взаимосвязаны друг с другом. Для активности полимераз Poly(A), таких как Trf4p/Trf5p, необходимы белки цинкового сустава. Аналогичным образом деградация РНК, вызванная экзосомами, стимулируется раскручивающей активностью Ski2-подобных геликаз и Mtr4p, который действует как кофактор. Раскручивающая активность Mtr4p улучшается Trf4p/Air2p в комплексе TRAMP. [13] Mtr4p также играет важную роль в поддержании и контроле длины хвостов Poly(A). Но разрушение или отсутствие Mtr4p приводит к гипераденилированию и препятствует длине хвостов Poly(A).

Комплекс, образованный между Trf5p, Air1p и Mtr4p, называется комплексом TRAMP5. [15] В S. cerevisiae существует два типа комплексов TRAMP в зависимости от присутствия полимераз. Если присутствует Trf4p, то комплекс называется TRAMP4, а если присутствует Trf5p, то он называется TRAMP5. [23]

РНК-субстраты

РНК, продуцируемые всеми тремя полимеразами (Pol I, II, III), действуют как субстраты для комплекса TRAMP. Комплекс TRAMP участвует в обработке и наблюдении за различными РНК и разрушает аномальные РНК. Различные типы субстратов РНК включают рибосомальные РНК (рРНК), малые ядрышковые РНК (мякРНК), транспортные РНК (тРНК), малые ядерные РНК (мяРНК), длинные транскрипты РНК-полимеразы II (Pol II) и т. д. Но механизм, с помощью которого комплекс TRAMP идентифицирует различные субстраты, неизвестен.

Комплекс TRAMP работает более эффективно в обработке РНК, вовлекая экзонуклеазу комплекса экзосом RrP6, в которой Nab3 (РНК-связывающий белок) играет решающую роль. [15] [23]

Роль в поддержании хроматина

Посттранскрипционные модификации, вызванные различными ферментами, такими как метилтрансфераза Hmt1p (Rmt1p), могут иметь косвенное влияние на поддержание хроматина. Структуры хроматина затрагиваются, когда РНК-субстраты комплекса TRAMP транскрибируются по всему геному. Различные компоненты TRAMP взаимодействуют физически и генетически с различными белками и вызывают изменения в метаболизме хроматина и ДНК. [1]

Сохранение процессов, опосредованных TRAMP

Компоненты комплекса TRAMP в Saccharomyces cerevisiae сохраняются в других организмах от дрожжей до млекопитающих. Компоненты комплекса TRAMP Schizosaccharomyces pombe , включая Cid14p, Air1p и Mtr4p, функционально схожи с компонентами комплекса TRAMP в S. cerevisiae . [24]

У людей

Комплекс TRAMP у людей состоит из различных компонентов, включая геликазу hMtr4p, неканоническую поли(А)-полимеразу hPAPD (содержащую домен, ассоциированный с PAP) 5 или hPAPD7, а также белок цинкового сустава hZCCHC7, связывающий РНК белок hRbm7p. [25]

Ссылки

  1. ^ abcd Цзя, Хуэйцзюэ; Ван, Сюйин; Лю, Фэй; Гюнтер, Ульф-Питер; Шринивасан, Суканья; Андерсон, Джеймс Т.; Янковски, Экхард (2011-06-10). «РНК-хеликаза Mtr4p модулирует полиаденилирование в комплексе TRAMP». Cell . 145 (6): 890–901. doi :10.1016/j.cell.2011.05.010. ISSN  1097-4172. PMC  3115544 . PMID  21663793.
  2. ^ Ванакова, Степанка; Вольф, Жанетт; Мартин, Жорж; Бланк, Диана; Деттвилер, Сабина; Фридлейн, Арно; Ланген, Ханно; Кит, Жерар; Келлер, Вальтер (июнь 2005 г.). "Новый комплекс поли(А)-полимеразы дрожжей, участвующий в контроле качества РНК". PLOS Biology . 3 (6): e189. doi : 10.1371/journal.pbio.0030189 . ISSN  1545-7885. PMC 1079787 . PMID  15828860. 
  3. ^ Каллахан, Кевин П.; Батлер, Дж. Скотт (2010-02-05). «Комплекс TRAMP усиливает деградацию РНК компонентом ядерной экзосомы Rrp6». Журнал биологической химии . 285 (6): 3540–3547. doi : 10.1074/jbc.M109.058396 . ISSN  1083-351X. PMC 2823493. PMID 19955569  . 
  4. ^ Шмидт, Карин; Батлер, Дж. Скотт (март 2013 г.). «Наблюдение за ядерной РНК: роль TRAMP в контроле специфичности экзосом». Wiley Interdisciplinary Reviews: РНК . 4 (2): 217–231. doi :10.1002/wrna.1155. ISSN  1757-7012. PMC 3578152. PMID  23417976 . 
  5. ^ Ciais, Delphine; Bohnsack, Markus T.; Tollervey, David (май 2008 г.). «МРНК, кодирующая белок Cth2, связывающий дрожжи ARE, генерируется новым 3'-процессинговым путем». Nucleic Acids Research . 36 (9): 3075–3084. doi :10.1093/nar/gkn160. ISSN  1362-4962. PMC 2396412 . PMID  18400782. 
  6. ^ Целостность генома: аспекты и перспективы . Ланкенау, Дирк-Хеннер. Берлин: Шпрингер. 2007. ISBN 9783540375319. OCLC  164366985.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  7. ^ Садофф, БУ; Хит-Паглиусо, С.; Кастаньо, ИБ; Чжу, И.; Кифф, ФС; Кристман, МФ (октябрь 1995 г.). «Выделение мутантов Saccharomyces cerevisiae, требующих ДНК-топоизомеразы I». Генетика . 141 (2): 465–479. doi :10.1093/genetics/141.2.465. ISSN  0016-6731. PMC 1206748. PMID 8647385  . 
  8. ^ Кастаньо, И.Б.; Хит-Паглиусо, С.; Садофф, Б.У.; Фицхью, DJ; Кристман, М.Ф. (1996-06-15). «Новое семейство генов TRF (функция, связанная с ДНК-топоизомеразой I), необходимое для правильной ядерной сегрегации». Nucleic Acids Research . 24 (12): 2404–2410. doi :10.1093/nar/24.12.2404. ISSN  0305-1048. PMC 145947 . PMID  8710513. 
  9. ^ Ван, З.; Кастаньо, IB; Де Лас Пеньяс, А.; Адамс, К.; Кристман, МФ (4 августа 2000 г.). «Пол каппа: ДНК-полимераза, необходимая для слипания сестринских хроматид». Наука . 289 (5480): 774–779. Бибкод : 2000Sci...289..774W. дои : 10.1126/science.289.5480.774. ISSN  0036-8075. ПМИД  10926539.
  10. ^ Рейс, Клара К.; Кэмпбелл, Джудит Л. (март 2007 г.). «Вклад Trf4/5 и ядерной экзосомы в стабильность генома посредством регуляции уровней мРНК гистонов в Saccharomyces cerevisiae». Genetics . 175 (3): 993–1010. doi :10.1534/genetics.106.065987. ISSN  0016-6731. PMC 1840065 . PMID  17179095. 
  11. ^ Ха, Вон-Ки; Фальво, Джеймс В.; Герке, Люк К.; Кэрролл, Адам С.; Хаусон, Рассел В.; Вайсман, Джонатан С.; О'Ши, Эрин К. (16 октября 2003 г.). «Глобальный анализ локализации белков в почкующихся дрожжах». Nature . 425 (6959): 686–691. doi :10.1038/nature02026. ISSN  1476-4687. PMID  14562095. S2CID  669199.
  12. ^ Стивенсон, Эбигейл Л.; Норбери, Крис Дж. (15 октября 2006 г.). «Семейство неканонических поли(А) полимераз Cid1». Дрожжи . 23 (13): 991–1000. doi :10.1002/yea.1408. ISSN  0749-503X. PMID  17072891. S2CID  27167286.
  13. ^ abc Houseley, Jonathan; Tollervey, David (2009-02-20). «Множественные пути деградации РНК». Cell . 136 (4): 763–776. doi : 10.1016/j.cell.2009.01.019 . ISSN  1097-4172. PMID  19239894. S2CID  17570967.
  14. ^ ab Хэмилл, Стефани; Волин, Сандра Л.; Рейниш, Карин М. (2010-08-24). «Структура и функция полимеразного ядра TRAMP, комплекса наблюдения за РНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (34): 15045–15050. Bibcode : 2010PNAS..10715045H. doi : 10.1073/pnas.1003505107 . ISSN  1091-6490. PMC 2930566. PMID 20696927  . 
  15. ^ abc Андерсон, Джеймс Т.; Ван, Сюйин (январь 2009 г.). «Наблюдение за ядерной РНК: нет признаков исчезновения субстратов». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 44 (1): 16–24. doi :10.1080/10409230802640218. ISSN  1549-7798. PMID  19280429. S2CID  86059909.
  16. ^ abc Джексон, Райан Н.; Клауэр, А. Алехандра; Хинтце, Брэдли Дж.; Робинсон, Ховард; ван Хооф, Амбро; Джонсон, Шон Дж. (2010-07-07). «Кристаллическая структура Mtr4 раскрывает новый домен дуги, необходимый для обработки рРНК». The EMBO Journal . 29 (13): 2205–2216. doi :10.1038/emboj.2010.107. ISSN  1460-2075. PMC 2905245 . PMID  20512111. 
  17. ^ Бернстайн, Джейд; Баллин, Джефф Д.; Паттерсон, Димека Н.; Уилсон, Джеральд М.; Тот, Эрик А. (2010-12-14). «Уникальные свойства комплекса Mtr4p-поли(А) предполагают роль в нацеливании субстрата». Биохимия . 49 (49): 10357–10370. doi :10.1021/bi101518x. ISSN  1520-4995. PMC 2999651. PMID 21058657  . 
  18. ^ Вилюс, Джереми Э.; Спектор, Дэвид Л. (февраль 2010 г.). «Неожиданный финал: неканонические механизмы обработки 3'-конца». РНК . 16 (2): 259–266. doi :10.1261/rna.1907510. ISSN  1469-9001. PMC 2811654 . PMID  20007330. 
  19. ^ Grzechnik, Pawel; Kufel, Joanna (2008-10-24). «Полиаденилирование, связанное с терминацией транскрипции, направляет процессинг предшественников snoRNA в дрожжах». Molecular Cell . 32 (2): 247–258. doi :10.1016/j.molcel.2008.10.003. ISSN  1097-4164. PMC 2593888 . PMID  18951092. 
  20. ^ ab Houseley, Jonathan; Tollervey, David (апрель 2008 г.). «Машина наблюдения за ядерной РНК: связь между некодируемыми РНК и структурой генома у почкующихся дрожжей?». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Механизмы регуляции генов . Новые РНК-нуклеотидилтрансферазы и регуляция генов. 1779 (4): 239–246. doi :10.1016/j.bbagrm.2007.12.008. PMID  18211833.
  21. ^ Шнайдер, Клаудия; Андерсон, Джеймс Т.; Толлерви, Дэвид (2007-07-20). «Субъединица экзосомы Rrp44 играет прямую роль в распознавании субстрата РНК». Molecular Cell . 27 (2): 324–331. doi :10.1016/j.molcel.2007.06.006. ISSN  1097-2765. PMC 7610968 . PMID  17643380. 
  22. ^ Браун, Дж. Т.; Бай, Х.; Джонсон, А. В. (март 2000 г.). «Дрожжевые противовирусные белки Ski2p, Ski3p и Ski8p существуют как комплекс in vivo». РНК . 6 (3): 449–457. doi :10.1017/s1355838200991787. ISSN  1355-8382. PMC 1369926 . PMID  10744028. 
  23. ^ ab Houseley, Jonathan; LaCava, John; Tollervey, David (2006-07-01). «Контроль качества РНК с помощью экзосомы». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 7 (7): 529–539. doi :10.1038/nrm1964. ISSN  1471-0080. PMID  16829983. S2CID  22499032.
  24. ^ Келлер, К.; Вулкок, К.; Хесс, Д.; Бюлер, М. (2010). «Протеомный и функциональный анализ неканонической поли(А) полимеразы Cid14». РНК . 16 (6): 1124–1129. doi :10.1261/rna.2053710. PMC 2874164. PMID  20403971 . 
  25. ^ Любас, Михал; Кристенсен, Марианна С.; Кристиансен, Майкен С.; Домански, Михал; Фолкенби, Лассе Г.; Люкке-Андерсен, Сорен; Андерсен, Йенс С.; Дзембовский, Анджей; Дженсен, Торбен Хейк (19 августа 2011 г.). «Профилирование взаимодействия идентифицирует комплекс, нацеленный на ядерные экзосомы человека» (PDF) . Молекулярная клетка . 43 (4): 624–637. doi :10.1016/j.molcel.2011.06.028. ISSN  1097-4164. ПМИД  21855801.