мяРНП
snRNP »), или малые ядерные , различными другими белками , рибонуклеобелки , (произносится как « snurps представляют при и собой РНК - белковые комплексы которые объединяются с немодифицированной пре-мРНК 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, U7 мяРНП 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 около 150 нуклеотидов длину . 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 свою 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 [ править ]
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 [ править ]
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 [ править ]
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 [ править ]
Белки Sm синтезируются в цитоплазме рибосомами, транслирующими Sm информационную РНК , 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 С-концах SmD1, SmD3 и SmB, а боковые цепи аргинина симметрично диметилированы до ω-N. г , Н Г' -диметиларгинин. 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 [ править ]
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 Sm сайта 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 [ править ]
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 мяРНП [ править ]
мяРНП очень долговечны, но предполагается, что со временем они разбираются и разлагаются. О процессе деградации известно немного.
Дефектная сборка [ править ]
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 [ править ]
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 была определена структура ядра мяРНП U4 (2Y9A), что позволило впервые понять атомные контакты, особенно способ связывания белков Sm. на сайт См. 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: мяРНП U1 человека, [14] человеческий U11/U12 в-мяРНП, [15] мяРНП человека U5, ди-мяРНП U4/U6, три-мяРНП U4/U6∙U5. [16] Дальнейший прогресс в определении структуры и функций мяРНП и сплайсосом продолжается. [17]
Антитела против snRNP
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).
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б Шюмперли, 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 . ПМИД 15526162 . S2CID 5780814 .
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 7350545 . S2CID 4266714 .
- ^ Уивер, Роберт Ф. (2005). Молекулярная биология , стр.432-448. МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 0-07-284611-9 .
- ^ 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 .
- ^ Поцелуй Т (декабрь 2004 г.). «Биогенез малых ядерных РНП». Дж. Клеточная наука . 117 (Часть 25): 5949–51. дои : 10.1242/jcs.01487 . ПМИД 15564372 . S2CID 10316639 .
- ^ Мейстер Г., Эггерт С., Бюлер Д., Брамс Х., Камбах С., Фишер У. (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 . ПМИД 11747828 . S2CID 14742376 .
- ^ 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 ) - ^ Ён Дж., Ван Л., Дрейфусс 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 .
- ^ 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 . ПМИД 21957043 . S2CID 19534375 .
- ^ 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 .
- ^ 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 тон» . Природа . 458 (7237): 475–480. дои : 10.1038/nature07851 . ISSN 0028-0836 . ПМЦ 2673513 . ПМИД 19325628 .
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 11206553 . S2CID 4421636 .
- ^ Голас, Моника М.; Бьорн 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 [ править ]
- Короткий доклад Джоан Стейтц: «SNURP и интуиция»
- snRNP в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)