stringtranslate.com

мяРНП

snRNP (произносится как «snurps»), или малые ядерные рибонуклеобелки , представляют собой РНК - белковые комплексы , которые объединяются с немодифицированной пре-мРНК и различными другими белками , образуя сплайсосому , большой молекулярный комплекс РНК- белок . происходит сплайсинг пре -мРНК . Действие мяРНП необходимо для удаления интронов из пре-мРНК , что является критическим аспектом посттранскрипционной модификации РНК, происходящей только в ядре эукариотических клеток . Кроме того, мяРНП U7 вообще не участвует в сплайсинге, поскольку мяРНП U7 отвечает за процессинг 3'-стебельной петли пре-мРНК гистонов. [1]

Двумя важными компонентами мяРНП являются белковые молекулы и РНК . РНК, обнаруженная в каждой частице мяРНП, известна как малая ядерная РНК или мяРНК и обычно имеет длину около 150 нуклеотидов . Компонент мяРНК мяРНП придает специфичность отдельным интронам, « распознавая » последовательности критических сигналов сплайсинга на 5'- и 3'-концах и в местах ветвления интронов. мяРНК в мяРНП сходна с рибосомальной РНК в том смысле, что она напрямую выполняет как ферментативную, так и структурную роль.

SnRNP были открыты Майклом Р. Лернером и Джоан А. Стейтц . [2] [3] Томас Р. Чех и Сидни Альтман также сыграли роль в этом открытии, получив Нобелевскую премию по химии в 1989 году за свои независимые открытия того, что РНК может действовать как катализатор в развитии клеток.

Типы

По крайней мере пять различных типов мяРНП присоединяются к сплайсосоме и участвуют в сплайсинге . Их можно визуализировать с помощью гель-электрофореза , и они известны индивидуально как: U1, U2, U4, U5 и U6. Их компоненты мяРНК известны соответственно как: мяРНК U1 , мяРНК U2 , мяРНК U4 , мяРНК U5 и мяРНК U6 . [4]

В середине 1990-х годов было обнаружено, что существует вариантный класс мяРНП, помогающий в сплайсинге класса интронов, обнаруженных только у многоклеточных животных , с высококонсервативными 5'-сайтами сплайсинга и сайтами ветвления. Этот класс вариантов мяРНП включает: мяРНК U11 , мяРНК U12 , мяРНК U4atac и мяРНК U6atac . Несмотря на различия, они выполняют те же функции, что и U1 , U2 , U4 и U6 соответственно. [5]

Кроме того, мяРНП U7 состоит из малой ядерной РНК U7 и связанных с ней белков и участвует в процессинге 3'-стебельной петли пре-мРНК гистонов. [1]

Биогенез

Малые ядерные рибонуклеопротеины (мяРНП) собираются в четко организованном и регулируемом процессе, в котором участвуют как ядро ​​клетки , так и цитоплазма . [6]

Синтез и экспорт РНК в ядро.

РНК -полимераза II транскрибирует U1 , U2 , U4 , U5 , а менее распространенные U11 , U12 и U4atac ( мяРНК ) приобретают m7G-кэп, который служит экспортным сигналом. Ядерный экспорт опосредован CRM1.

Синтез и хранение белков Sm в цитоплазме

Белки Sm синтезируются в цитоплазме рибосомами, транслирующими информационную РНК Sm , как и любой другой белок. Они хранятся в цитоплазме в виде трех частично собранных кольцевых комплексов, связанных с белком pICln. Они представляют собой 6S-пентамерный комплекс SmD1, SmD2, SmF, SmE и SmG с pICln , 2-4S-комплекс SmB, возможно, с SmD3 и pICln и 20S- метилосому , которая представляет собой большой комплекс SmD3, SmB, SmD1, pICln. и белок аргининметилтрансфераза-5 ( PRMT5 ). SmD3, SmB и SmD1 подвергаются посттрансляционной модификации в метилосоме. [7] Эти три белка Sm имеют повторяющиеся аргинин - глициновые мотивы на C-концах SmD1, SmD3 и SmB, а боковые цепи аргинина симметрично диметилированы до ω-NG , NG' - диметиларгинина. Было высказано предположение, что pICln, который присутствует во всех трех комплексах-предшественниках, но отсутствует в зрелых мяРНП, действует как специализированный шаперон , предотвращающий преждевременную сборку белков Sm.

Сборка основных мяРНП в комплексе SMN

snRNA ( U1, U2, U4, U5 и менее распространенные U11, U12 и U4atac) быстро взаимодействуют с SMN (выживание белка двигательного нейрона); кодируемые геном SMN1 ) и Gemins 2-8 (Gem-ассоциированные белки: GEMIN2 , GEMIN3 , GEMIN4 , GEMIN5 , GEMIN6 , GEMIN7 , GEMIN8 ), образующие комплекс SMN . [8] [9] Именно здесь мяРНК связывается с пентамером SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG с последующим добавлением димера SmD3-SmB для завершения кольца Sm вокруг так называемого сайта Sm мяРНК. . Этот сайт Sm представляет собой консервативную последовательность нуклеотидов в этих мяРНК, обычно AUUUGUGG (где A, U и G представляют собой нуклеозиды аденозин , уридин и гуанозин соответственно). После сборки кольца Sm вокруг мяРНК 5'-концевой нуклеозид (уже модифицированный до 7-метилгуанозинового кэпа) гиперметилируется до 2,2,7-триметилгуанозина, а другой (3') конец мяРНК обрезается. . Эта модификация и наличие полного кольца Sm распознаются белком снурпортином 1 .

Окончательная сборка мяРНП в ядре

Завершенный основной комплекс snRNP-снурпортин 1 транспортируется в ядро ​​посредством белка импортина β . Внутри ядра основные мяРНП появляются в тельцах Кахаля , где происходит окончательная сборка мяРНП. Он состоит из дополнительных белков и других модификаций, специфичных для конкретного мяРНП (U1, U2, U4, U5). Биогенез мяРНП U6 происходит в ядре, хотя большие количества свободного U6 обнаруживаются в цитоплазме. Кольцо LSm может сначала собраться, а затем соединиться с мяРНК U6 .

Разборка snRNP

мяРНП очень долговечны, но предполагается, что со временем они разбираются и разлагаются. О процессе деградации известно немного.

Дефектная сборка

Дефектная функция выживания белка двигательного нейрона (SMN) в биогенезе snRNP, вызванная генетическим дефектом в гене SMN1 , который кодирует SMN, может быть причиной патологии двигательных нейронов, наблюдаемой при генетическом заболевании спинальной мышечной атрофии . [10]

Структуры, функции и организация

Несколько структур мяРНП человека и дрожжей были определены с помощью криоэлектронной микроскопии и последовательного анализа одиночных частиц . [11] Недавно структура ядра мяРНП U1 человека была определена с помощью рентгеновской кристаллографии (3CW1, 3PGW), а затем структура ядра мяРНП U4 (2Y9A), что позволило впервые понять атомные контакты, особенно способ связывания белки Sm к сайту Sm. Решена структура U6 UsnRNA в комплексе со специфическим белком Prp24 (4N0T), а также структура его 3'- нуклеотидов , связанных со специальным белковым кольцом Lsm2-8 (4M7A). Коды PDB для соответствующих структур указаны в скобках. [12] [13] Структуры, определенные с помощью анализа одночастичной электронной микроскопии, включают: U1 snRNP человека, [14] U11/U12 человека di-snRNP, [15] U5 snRNP человека, U4/U6 di-snRNP, U4/U6∙ U5 три-мяРНП. [16] Продолжается дальнейший прогресс в определении структуры и функций мяРНП и сплайсосом. [17]

Антитела против мяРНП

Аутоантитела могут вырабатываться против собственных мяРНП организма, в первую очередь антитела против Sm, нацеленные на белок Sm типа мяРНП, особенно при системной красной волчанке (СКВ).

Рекомендации

  1. ^ аб Шумперли, Д.; Р.С. Пиллаи (01.10.2004). «Особая основная структура Sm мяРНП U7: далеко идущее значение небольшого ядерного рибонуклеопротеина» (PDF) . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 61 (19–20): 2560–2570. дои : 10.1007/s00018-004-4190-0. ISSN  1420-682X. PMID  15526162. S2CID  5780814.
  2. ^ Лернер М.Р., Стейц Дж.А. (ноябрь 1979 г.). «Антитела к малым ядерным РНК в комплексе с белками вырабатываются у больных системной красной волчанкой». Учеб. Натл. акад. наук. США . 76 (11): 5495–9. Бибкод : 1979PNAS...76.5495R. дои : 10.1073/pnas.76.11.5495 . ПМК 411675 . ПМИД  316537. 
  3. ^ Лернер М.Р., Бойл Дж.А., Маунт С.М., Волин С.Л., Стейц Дж.А. (январь 1980 г.). «Участвуют ли мяРНП в сплайсинге?». Природа . 283 (5743): 220–4. Бибкод : 1980Natur.283..220L. дои : 10.1038/283220a0. PMID  7350545. S2CID  4266714.
  4. ^ Уивер, Роберт Ф. (2005). Молекулярная биология , стр.432-448. МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 0-07-284611-9 . 
  5. ^ Монцка К.А., Стейц Дж.А. (1988). «Дополнительные малые ядерные рибонуклеопротеины человека с низким содержанием: U11, U12 и т. д.». Proc Natl Acad Sci США . 85 (23): 8885–8889. Бибкод : 1988PNAS...85.8885M. дои : 10.1073/pnas.85.23.8885 . ПМК 282611 . ПМИД  2973606. 
  6. ^ Kiss T (декабрь 2004 г.). «Биогенез малых ядерных РНП». Дж. Клеточная наука . 117 (Часть 25): 5949–51. дои : 10.1242/jcs.01487. PMID  15564372. S2CID  10316639.
  7. ^ Мейстер Г., Эггерт С., Бюлер Д., Брамс Х., Камбах С., Фишер Ю. (декабрь 2001 г.). «Метилирование белков Sm комплексом, содержащим PRMT5 и предполагаемый фактор сборки U snRNP pICln». Курс. Биол . 11 (24): 1990–4. Бибкод : 2001CBio...11.1990M. дои : 10.1016/S0960-9822(01)00592-9. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-F501-7 . PMID  11747828. S2CID  14742376.
  8. ^ Паушкин С., Губиц А.К., Массне С., Дрейфус Г. (июнь 2002 г.). «Комплекс SMN, ассемблер рибонуклеопротеинов». Курс. Мнение. Клеточная Биол . 14 (3): 305–12. дои : 10.1016/S0955-0674(02)00332-0. ПМИД  12067652.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Ён Дж, Ван Л, Дрейфус Г (май 2004 г.). «Зачем клеткам нужна машина для сборки РНК-белковых комплексов?». Тенденции клеточной биологии . 14 (5): 226–32. дои : 10.1016/j.tcb.2004.03.010. ПМИД  15130578.
  10. ^ Коуди, Тристан Х.; Лорсон, Кристиан Л. (2011). «SMN при спинальной мышечной атрофии и биогенезе snRNP». Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК . 2 (4): 546–564. дои : 10.1002/wrna.76. PMID  21957043. S2CID  19534375.
  11. ^ Старк, Хольгер; Рейнхард Люрманн (2006). «Криоэлектронная микроскопия компонентов сплайсосом». Ежегодный обзор биофизики и биомолекулярной структуры . 35 (1): 435–457. doi :10.1146/annurev.biophys.35.040405.101953. ПМИД  16689644.
  12. ^ Померанц Круммель, Дэниел А.; Крис Обридж; Аделаин К.В. Люнг; Джейд Ли; Киёси Нагай (26 марта 2009 г.). «Кристаллическая структура сплайсосомного мяРНП U1 человека с разрешением 5,5 [thinsp]A». Природа . 458 (7237): 475–480. дои : 10.1038/nature07851. ISSN  0028-0836. ПМЦ 2673513 . ПМИД  19325628. 
  13. ^ Вебер, Герт; Саймон Тровичш; Бертольд Кастнер; Рейнхард Лурманн; Маркус С. Валь (15 декабря 2010 г.). «Функциональная организация ядра Sm в кристаллической структуре мяРНП U1 человека». ЭМБО Дж . 29 (24): 4172–4184. дои : 10.1038/emboj.2010.295. ISSN  0261-4189. ПМК 3018796 . ПМИД  21113136. 
  14. ^ Старк, Хольгер; Пракаш Дубе; Рейнхард Лурманн; Бертольд Кастнер (25 января 2001 г.). «Расположение РНК и белков в маленькой ядерной рибонуклеопротеиновой частице сплайсосомы U1». Природа . 409 (6819): 539–542. Бибкод : 2001Natur.409..539S. дои : 10.1038/35054102. ISSN  0028-0836. PMID  11206553. S2CID  4421636.
  15. ^ Голас, Моника М.; Бьёрн Сандер; Синди Л. Уилл; Рейнхард Люрманн; Хольгер Старк (18 марта 2005 г.). «Основное конформационное изменение комплекса SF3b при интеграции в сплайсосомный ди-мяРНП U11/U12, выявленное с помощью электронной криомикроскопии». Молекулярная клетка . 17 (6): 869–883. doi :10.1016/j.molcel.2005.02.016. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93F4-1 . ISSN  1097-2765. ПМИД  15780942.
  16. ^ Сандер, Бьорн; Моника М. Голас; Евгений Михайлович Макаров; Герой Брамс; Бертольд Кастнер; Рейнхард Люрманн; Хольгер Старк (20 октября 2006 г.). «Организация основных сплайсосомных компонентов петли I мяРНК U5 и ди-мяРНП U4/U6 в три-мяРНП U4/U6.U5, выявленная с помощью электронной криомикроскопии». Молекулярная клетка . 24 (2): 267–278. doi :10.1016/j.molcel.2006.08.021. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93DC-C . ISSN  1097-2765. ПМИД  17052460.
  17. ^ Уилл, Синди Л.; Райнхард Люрманн (01 июля 2011 г.). «Структура и функция сплайсосомы». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 3 (7): а003707. doi : 10.1101/cshperspect.a003707. ПМК 3119917 . ПМИД  21441581. 

Внешние ссылки