Лсм
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Август 2013 г. ) |
| LSM-домен | |||
|---|---|---|---|
 кристаллическая структура sm-родственного белка p. abyssi биологическая единица - гептамер | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ЛСМ | ||
| Пфам | PF01423 | ||
| ИнтерПро | IPR001163 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1д3б / СКОПе / СУПФАМ | ||
| CDD | cd00600 | ||
| |||
В молекулярной биологии белки LSm представляют собой семейство РНК -связывающих белков, обнаруженных практически в каждом клеточном организме . LSm — это сокращение от «like Sm», поскольку первыми идентифицированными членами семейства белков LSm были белки Sm . Белки LSm характеризуются характерной трехмерной структурой и их сборкой в кольца из шести или семи отдельных молекул белка LSm и играют большое количество различных ролей в процессинге и регуляции мРНК .
Белки Sm были впервые обнаружены как антигены, на которые нацелены так называемые антитела против Sm, у пациента с формой системной красной волчанки (СКВ), изнурительного аутоиммунного заболевания . Они были названы белками Sm в честь Стефани Смит, пациентки, страдавшей СКВ. [ 1 ] Впоследствии были открыты другие белки с очень похожей структурой, получившие название LSm-белки. Новые члены семейства белков LSm продолжают выявляться и сообщаться.
Белки со схожей структурой сгруппированы в иерархию белковых семейств, суперсемейств и складок. Структура белка LSm представляет собой пример небольшого бета-листа, свернутого в короткий бочонок. Отдельные белки LSm собираются в кольцевое кольцо из шести или семи членов (более правильно называемое тором ) , которое обычно связывается с небольшой молекулой РНК с образованием рибонуклеопротеинового комплекса. Тор LSm помогает молекуле РНК принять и сохранить правильную трехмерную структуру. В зависимости от того, какие белки LSm и молекула РНК участвуют, этот рибонуклеопротеиновый комплекс облегчает широкий спектр процессингов РНК, включая деградацию, редактирование, сплайсинг и регуляцию.
Альтернативными терминами для семейства LSm являются LSmfold и Sm-likefold , а альтернативные стили написания заглавных букв, такие как lsm , LSM и Lsm , распространены и одинаково приемлемы.
История
[ редактировать ]Открытие антигена Смита
[ редактировать ]История открытия первых белков LSm начинается с молодой женщины Стефани Смит, у которой в 1959 году был диагностирован системная красная волчанка (СКВ) , которая в конечном итоге скончалась от осложнений заболевания в 1969 году в возрасте 22 лет. [ 1 ] В этот период она проходила лечение в Университетской больнице Рокфеллера в Нью-Йорке под присмотром доктора Генри Канкеля и доктора Энга Тана. Как и при аутоиммунном заболевании , пациенты с СКВ вырабатывают антитела к антигенам в ядрах своих клеток , чаще всего к собственной ДНК . Однако в 1966 году Кункель и Тан обнаружили, что Смит вырабатывает антитела к набору ядерных белков, которые они назвали « антигеном Смита » ( Sm Ag ). [ 2 ] Около 30% больных СКВ вырабатывают антитела к этим белкам, в отличие от двухцепочечной ДНК. Это открытие улучшило диагностическое тестирование СКВ, но природа и функция этого антигена были неизвестны.
Белки Sm, мяРНП, сплайсинг сплайсосомы и информационной РНК
[ редактировать ]Исследования продолжались в 1970-х и начале 1980-х годов. Было обнаружено, что антиген Смита представляет собой комплекс молекул рибонуклеиновой кислоты ( РНК ) и множества белков. Набор уридином ), богатых молекул малых ядерных РНК ( мяРНК , был частью этого комплекса и получил названия U1 , U2 , U4 , U5 и U6 . Было обнаружено, что четыре из этих snRNA (U1, U2, U4 и U5) прочно связаны с несколькими небольшими белками, которые были названы SmB , SmD, SmE , SmF и SmG в порядке убывания размера. SmB имеет альтернативно сплайсированный вариант SmB' и очень похожий белок SmN заменяет SmB'/B в определенных (в основном нервных) тканях. Позже было обнаружено, что SmD представляет собой смесь трех белков, которые были названы SmD1 , SmD2 и SmD3 . Эти девять белков (SmB, SmB', SmN, SmD1, SmD2, SmD3, SmE, SmF и SmG) стали известны как коровые белки Sm или просто белки Sm . МпРНК образуют комплексы с коровыми белками Sm и другими белками, образуя частицы в ядре клетки, называемые малыми ядерными рибонуклеопротеинами или мяРНП . К середине 1980-х годов стало ясно, что эти мяРНП помогают сформировать большой ( молекулярный вес 4,8 MD ) комплекс, называемый сплайсосомой , вокруг пре-мРНК , вырезая части пре-мРНК, называемые интронами , и соединяя кодирующие части ( экзоны ) вместе. [ 3 ] После еще нескольких модификаций сплайсированная пре-мРНК становится информационной РНК (мРНК), которая затем экспортируется из ядра и транслируется в белок рибосомами .
Открытие белков, подобных белкам Sm.
[ редактировать ]мяРНК U6 (в отличие от U1, U2, U4 и U5) не связывается с белками Sm, хотя мяРНП U6 является центральным компонентом сплайсосомы . В 1999 г. был обнаружен гетеромер белка, специфически связывающийся с U6, состоящий из семи белков, явно гомологичных белкам Sm. Эти белки были обозначены как белки LSm (как и Sm) ( LSm1 , LSm2 , LSm3 , LSm4 , LSm5 , LSm6 и LSm7 ), при этом аналогичный белок LSm8 был идентифицирован позже. В бактерии Escherichia coli Sm-подобный белок HF-I, кодируемый геном hfq, был описан в 1968 г. как необходимый хозяин - фактор для репликации РНК- бактериофага Qβ . Геном гомологов Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) был секвенирован в середине 1990-х годов, что предоставило богатый ресурс для идентификации этих человеческих белков. Впоследствии, когда было секвенировано больше геномов эукариот , стало ясно, что эукариоты, как правило, имеют гомологи одного и того же набора из семи белков Sm и восьми белков LSm. [ 4 ] Вскоре после этого белки, гомологичные этим белкам LSm эукариот, были обнаружены у архей ( Sm1 и Sm2 ) и бактерий ( гомологи Hfq и YlxS ). [ 5 ] Белки LSm архей больше похожи на белки LSm эукариот, чем на бактериальные белки LSm. Описанные до сих пор белки LSm представляли собой довольно небольшие белки, длина которых варьировалась от 76 аминокислот ( молекулярная масса 8,7 кДа ) для человеческого SmG до 231 аминокислоты (молекулярная масса 29 кДа) для человеческого SmB. Но недавно были обнаружены более крупные белки, которые включают структурный домен LSm в дополнение к другим структурным доменам белка (таким как LSm10 , LSm11 , LSm12 , LSm13 , LSm14 , LSm15 , LSm16 , атаксин-2 , а также архейный Sm3 ).
Открытие складки LSm
[ редактировать ]Примерно в 1995 году сравнения между различными гомологами LSm выявили два мотива последовательности длиной 32 нуклеиновых кислоты (14 аминокислот), которые были очень похожи в каждом гомологе LSm и были разделены неконсервативной областью переменной длины. Это указывает на важность этих двух мотивов последовательности (названных Sm1 и Sm2 ) и позволяет предположить, что все гены белка LSm произошли от одного предкового гена. [ 6 ] кристаллы рекомбинантных В 1999 году были получены белков Sm, что позволило провести рентгеновскую кристаллографию и определить их атомную структуру в трех измерениях. [ 7 ] Это продемонстрировало, что белки LSm имеют схожую трехмерную складку из короткой альфа-спирали и пятинитевого свернутого бета-листа , впоследствии названную складкой LSm . Другие исследования показали, что белки LSm собираются в тор (кольцо в форме пончика) из шести или семи белков LSm, и что РНК связывается с внутренней частью тора, причем один нуклеотид с каждым белком LSm связан .
Структура
[ редактировать ]
Уридинфосфат связывается в Sm1 архей между петлями β2b/β3a и петлями β4b/β5. Урацил водородной укладывается между остатками гистидина и аргинина , стабилизируется за счет связи с остатком аспарагина и водородной связи между остатком аспартата и рибозой . Белки LSm характеризуются бета-листом ( вторичная структура ), свернутым в складку LSm ( третичная структура ), полимеризацией в шести- или семичленный тор ( четвертичная структура ) и связыванием с РНК олигонуклеотидами . [ 8 ] Современная парадигма классифицирует белки на основе белка активной областью с тремя основными подходами: ( структурная классификация белков ) и в настоящее время является SCOP ( , CATH структуры класс , архитектура , топология , гомологическое суперсемейство). и FSSP ( семейства белков структурно сходных DALI / . )
вторичный
[ редактировать ]Вторичная структура белка LSm представляет собой небольшой антипараллельный бета-лист из пяти нитей , цепи которого идентифицируются от N-конца до С-конца как β1, β2, β3, β4, β5. Класс SCOP всех бета-белков и класс CATH преимущественно бета-белков определяются как белковые структуры, которые в основном представляют собой бета-листы, включая LSm. SM1 Мотив последовательности соответствует нитям β1, β2, β3, а мотив последовательности SM2 соответствует нитям β4 и β5. Первые четыре бета-цепи примыкают друг к другу, но β5 примыкает к β1, превращая всю структуру в короткий бочонок. Эта структурная топология описана как 51234. Короткая (два-четыре витка) N-концевая альфа-спираль также присутствует в большинстве белков LSm. Нити β3 и β4 в некоторых белках LSm короткие и разделены неструктурированным клубком переменной длины. Нити β2, β3 и β4 сильно изогнуты примерно на 120° в своих средних точках. Изгибы в этих цепях часто представляют собой глицин , а боковые цепи, внутренние по отношению к бета-цилиндру, часто представляют собой гидрофобные остатки. валин , лейцин , изолейцин и метионин .
Третичный
[ редактировать ]SCOP просто классифицирует структуру LSm как Sm-подобную складку , одну из 149 различных складок бета-белка, без каких-либо промежуточных группировок. Бета-лист LSm резко изогнут и описан как архитектура Roll в CATH (одна из 20 различных архитектур бета-белка в CATH). Одна из бета-цепей (β5 в LSm) пересекает открытый край рулона, образуя небольшую топологию бочонка типа SH3 (одну из 33 топологий бета-ролла в CATH). CATH перечисляет 23 гомологичных суперсемейства с бочкообразной топологией типа SH3, одно из которых представляет собой структуру LSm ( РНК-связывающий белок в системе CATH). SCOP продолжает свою структурную классификацию после сложения на суперсемейство, семейство и домен, а CATH продолжает свою структурную классификацию, но эти подразделения более уместно описаны в разделе «Эволюция и филогения».
складки LSm по типу SH3 Третичная бочковая структура образована сильно изогнутыми (около 120°) тяжами β2, β3 и β4, при этом бочкообразная структура замыкается тяжем β5. Подчеркивая третичную структуру, каждую изогнутую бета-цепь можно описать как две более короткие бета-цепи. Складку LSm можно рассматривать как антипараллельный бета-сэндвич из восьми нитей , с пятью нитями в одной плоскости и тремя нитями в параллельной плоскости с углом наклона около 45 ° между двумя половинами бета-сэндвича. Короткая (два-четыре витка) N-концевая альфа-спираль расположена на одном краю бета-сэндвича. Эту альфа-спираль и бета-цепи можно обозначить (от N-конца до С-конца ) α, β1, β2a, β2b, β3a, β3b, β4a, β4b, β5, где a и b относятся либо к двум половинам изогнутой нити в пятинитевом описании или отдельных нитей в восьминитевом описании. Каждая цепь (в восьминитевом описании) образована из пяти аминокислотных остатков. Включая изгибы и петли между нитями и альфа-спиралью, около 60 аминокислотных остатков вносят вклад в складку LSm, но это варьируется в зависимости от гомологов из-за вариаций межцепочечных петель, альфа-спирали и даже длин нитей β3b и β4a.
Четвертичный период
[ редактировать ]Белки LSm обычно собираются в кольцо LSm , шести- или семичленный тор диаметром около 7 нанометров с отверстием диаметром 2 нанометра. Наследственное состояние представляет собой гомогексамер или гомогептамер идентичных субъединиц LSm. Белки LSm у эукариот образуют гетерогептамеры семи различных субъединиц LSm, такие как белки Sm. Связывание между белками LSm лучше всего понять с помощью восьмицепочечного описания складки LSm. Пятинитевая половина бета-сэндвича одной субъединицы выравнивается с трехцепочечной половиной бета-сэндвича соседней субъединицы, образуя скрученный 8-нитевой бета-лист Aβ4a/Aβ3b/Aβ2a/Aβ1/Aβ5/Bβ4b/Bβ3a/ Bβ2b, где A и B относятся к двум разным субъединицам. Помимо водородных связей между бета-цепями Aβ5 и Bβ4b двух субъединиц белка LSm, существуют энергетически выгодные контакты между гидрофобными боковыми цепями аминокислот внутри области контакта и энергетически выгодные контакты между гидрофильными боковыми цепями аминокислот вокруг периферия контактной площадки.
Связывание РНК-олигонуклеотида
[ редактировать ]Кольца LSm образуют рибонуклеопротеиновые комплексы с РНК олигонуклеотидами , сила связывания которых варьируется от очень стабильных комплексов (таких как мяРНП класса Sm) до временных комплексов. РНК-олигонуклеотиды обычно связываются внутри отверстия (просвета) тора LSm, по одному нуклеотиду на субъединицу LSm, но сообщалось о дополнительных сайтах связывания нуклеотидов в верхней части ( сторона α-спирали ) кольца. Точная химическая природа этого связывания варьируется, но общие мотивы включают в себя укладку гетероциклического основания (часто урацила ) между плоскими боковыми цепями двух аминокислот, водородную связь с гетероциклическим основанием и/или рибозой и солевые мостики с фосфатной группой.
Функции
[ редактировать ]Различные виды колец LSm действуют как каркасы или шапероны для РНК олигонуклеотидов , помогая РНК принять и поддерживать правильную трехмерную структуру. В некоторых случаях это позволяет олигонуклеотидной РНК каталитически функционировать как рибозим . В других случаях это облегчает модификацию или деградацию РНК или сборку, хранение и внутриклеточный транспорт рибонуклеопротеиновых комплексов. [ 9 ]
См кольцо
[ редактировать ]Кольцо Sm обнаружено в ядре всех эукариот (около 2,5 × 10 6 копий на пролиферирующую человеческую клетку) и имеет наиболее изученные функции. Кольцо Sm представляет собой гетерогептамер . Sm-класса Молекула мяРНК (в направлении от 5' к 3') входит в просвет (отверстие бублика) у субъединицы SmE и последовательно по часовой стрелке (если смотреть со стороны α-спирали) внутри просвета (отверстие бублика) к субъединицы SmG, SmD3, SmB, SmD1, SmD2, выходящие из субъединицы SmF. [ 10 ] (SmB может быть заменен вариантом сплайсинга SmB' и SmN в нервных тканях.) Кольцо Sm постоянно связывается с мяРНК U1, U2, U4 и U5, которые образуют четыре из пяти мяРНП , составляющих основную сплайсосому . Кольцо Sm также постоянно связывается с мяРНК U11 , U12 и U4atac , которые образуют четыре из пяти мяРНП (включая мяРНП U5), составляющих минорную сплайсосому . Обе эти сплайсосомы являются центральными комплексами процессинга РНК при созревании информационной РНК из пре-мРНК . Сообщалось также, что белки Sm являются частью рибонуклеопротеинового компонента теломеразы . [ 11 ]
Кольцо Лсм2-8
[ редактировать ]Два мяРНП Lsm2-8 (U6 и U6atac ) выполняют ключевую каталитическую функцию в главных и второстепенных сплайсосомах. Эти мяРНП не включают кольцо Sm, а вместо этого используют гетерогептамерное кольцо Lsm2-8 . Кольца LSm примерно в 20 раз менее распространены, чем кольца Sm. Порядок этих семи белков LSm в этом кольце неизвестен, но на основании гомологии аминокислотных последовательностей с белками Sm предполагается, что мяРНК (в направлении от 5' к 3') может первой связываться с LSm5 и предшествует последовательно по часовой стрелке к LSm7, LSm4, LSm8, LSm2, LSm3 и выходя на субъединицу LSm6. Эксперименты с мутациями Saccharomyces cerevisiae (почкующиеся дрожжи) позволяют предположить, что кольцо Lsm2-8 способствует реассоциации мяРНП U4 и U6 в ди-мяРНП U4/U6 . [ 12 ] (После завершения удаления экзона и сплайсинга интрона эти два мяРНП должны повторно ассоциироваться, чтобы сплайсосома инициировала новый цикл сплайсинга экзонов/интронов. В этой роли кольцо Lsm2-8 действует как шаперон РНК , а не каркас РНК.) Lsm2 Кольцо -8 также образует мяРНП с U8 малой ядрышковой РНК (мяРНК), которая локализуется в ядрышке . Этот рибонуклеопротеиновый комплекс необходим для процессинга рибосомальных РНК и перевода РНК в их зрелые формы. [ 13 ] Сообщается, что кольцо Lsm2-8 играет роль в процессинге пре-P РНК в РНКазу P РНК . В отличие от кольца Sm, кольцо Lsm2-8 не связывается постоянно со своими мяРНК и мякРНК.
Кольцо См10/См11
[ редактировать ]Существует второй тип кольца Sm, где LSm10 заменяет SmD1, а LSm11 заменяет SmD2. LSm11 представляет собой двухдоменный белок, С-концевой домен которого является доменом LSm. Это гетерогептамерное кольцо связывается с мяРНК U7 в мяРНП U7 . мяРНП U7 опосредует процессинг 3'-UTR гистонов в мРНК ядре. [ 14 ] Как и кольцо Sm, оно собирается в цитоплазме на мяРНК U7 с помощью специализированного комплекса SMN.
Кольцо Лсм1-7
[ редактировать ]Второй тип кольца Lsm — это кольцо Lsm1-7 , которое имеет ту же структуру, что и кольцо Lsm2-8, за исключением того, что LSm1 заменяет LSm8. В отличие от кольца Lsm2-8, кольцо Lsm1-7 локализуется в цитоплазме , где оно способствует расщеплению информационной РНК в рибонуклеопротеиновых комплексах. Этот процесс контролирует оборот информационной РНК, так что рибосомальная трансляция мРНК в белок быстро реагирует на изменения транскрипции ДНК в информационную РНК в клетке. Было показано, что LSM1-7 вместе с Pat1 играет роль в образовании P-телец после деаденилирования. [ 15 ]
Близнецы6 и Близнецы7
[ редактировать ]Комплекс SMN (описанный в разделе «Биогенез мяРНП») состоит из белка SMN и Gemin2-8 . два из них, Gemin 6 и Gemin7, Было обнаружено, что имеют структуру LSm и образуют гетеродимер. Они могут выполнять функцию шаперона в комплексе SMN, помогая формированию кольца Sm на мяРНК Sm-класса . [ 16 ] Комплекс PRMT5 состоит из PRMT5 , pICln , WD45 (Mep50) . pICln помогает сформировать открытое кольцо Sm в комплексе SMN. Комплекс SMN помогает в сборке мяРНП , где кольцо Sm находится в открытой конформации комплекса SMN, и это кольцо Sm загружается на мяРНК с помощью комплекса SMN. [ 17 ]
LSm12-16 и другие многодоменные белки LSm
[ редактировать ]Белки LSm12-16 были описаны совсем недавно. Это двухдоменные белки с N-концевым доменом LSm и С-концевым доменом метилтрансферазы. [ 18 ] О функции этих белков известно очень мало, но предположительно они входят в состав колец LSm-доменов, взаимодействующих с РНК. Есть некоторые доказательства того, что LSm12, возможно, участвует в деградации мРНК, а LSm13-16 может играть роль в регуляции митоза . Неожиданно LSm12 недавно был вовлечен в передачу сигналов кальция , действуя в качестве промежуточного связывающего белка для второго нуклеотидного мессенджера, NAADP ( адениндинуклеотидфосфат никотиновой кислоты ), который активирует эндолизосомальный Ca. 2+ каналы ТПК ( двухпоровые каналы ). [ 19 ] Это произошло за счет привязки NAADP к домену LSm, а не к домену AD. [ 19 ] Большой белок неизвестной функции, атаксин-2 , связанный с нейродегенеративным заболеванием спиноцеребеллярной атаксией типа 2 , также имеет N-концевой домен LSm.
Архейные кольца Sm
[ редактировать ]Два белка LSm обнаружены во втором домене жизни — археях . Это белки Sm1 и Sm2 (не путать с мотивами последовательностей этой причине их иногда идентифицируют как Sm -подобные архейные белки Sm1 и Sm2), и по SmAP1 и SmAP2 . [ 20 ] Sm1 и Sm2 обычно образуют гомогептамерные кольца, хотя наблюдаются и гомогексамерные кольца. Кольца Sm1 подобны кольцам Lsm эукариот в том, что они образуются в отсутствие РНК, тогда как кольца Sm2 подобны кольцам Sm эукариот в том, что для их образования требуется РНК, богатая уридином . Сообщалось, что они связаны с РНКазой P РНК , что позволяет предположить их роль в процессинге транспортной РНК , но их функция у архей в этом процессе (и, возможно, в обработке других РНК, таких как рибосомальная РНК ) в основном неизвестна. , одна из двух основных ветвей архей, Кренархеоты имеют третий известный тип архейного белка LSm, Sm3 . Это двухдоменный белок с N-концевым доменом LSm, образующим гомогептамерное кольцо. О функции этого белка LSm ничего не известно, но предположительно он взаимодействует с РНК и, вероятно, помогает перерабатывать ее в этих организмах.
Бактериальные кольца LSm
[ редактировать ]Сообщалось о нескольких белках LSm в третьем домене жизни, бактериях . Hfq Белок образует гомогексамерные кольца и первоначально был обнаружен как необходимый для заражения бактериофагом Qβ , хотя это явно не является нативной функцией этого белка у бактерий. Он не присутствует повсеместно у всех бактерий, но был обнаружен у Pseudomonadota , Bacillota , Spirochaetota , Thermotogota , Aquificota и у одного вида Archaea . (Последний случай, вероятно, является случаем горизонтального переноса генов .) Hfq плейотропен со множеством взаимодействий, обычно связанных с трансляции регуляцией . К ним относятся блокирование связывания рибосом с мРНК , маркировка мРНК для деградации путем связывания с их поли-А-хвостами и ассоциация с малыми регуляторными РНК бактерий (такими как РНК DsrA), которые контролируют трансляцию путем связывания с определенными мРНК. [ 21 ] [ 22 ] Вторым бактериальным LSm-белком является YlxS (иногда его также называют YhbC), который впервые был идентифицирован у почвенной бактерии Bacillus subtilis . Это двухдоменный белок с N-концевым доменом LSm. Его функция неизвестна, но гомологи аминокислотной последовательности на сегодняшний день обнаружены практически в каждом бактериальном геноме и могут быть незаменимым белком. [ 23 ] Средний домен механочувствительного канала малой проводимости MscS у Escherichia coli образует гомогептамерное кольцо. [ 24 ] Этот домен LSm не имеет очевидной РНК-связывающей функции, но гомогептамерный тор является частью центрального канала этого мембранного белка.
Эволюция и филогения
[ редактировать ]LSm Гомологи обнаружены во всех трех сферах жизни и даже могут быть обнаружены в каждом отдельном организме . Вычислительные филогенетические методы используются для вывода о филогенетических отношениях. Подходящим инструментом для этого является выравнивание последовательностей между различными гомологами LSm, например, множественное выравнивание последовательностей первичной структуры (аминокислотной последовательности) и структурное выравнивание третичной структуры (трехмерная структура). Предполагается, что ген белка LSm присутствовал у последнего универсального предка всей жизни. [ 25 ] Судя по функциям известных белков LSm, этот оригинальный белок LSm, возможно, помогал рибозимам в процессинге РНК для синтеза белков в рамках гипотезы мира РНК на раннем этапе жизни. Согласно этой точке зрения, этот ген передавался от предка к потомку с частыми мутациями , дупликацией гена и случайным горизонтальным переносом генов . В принципе, этот процесс можно обобщить в виде филогенетического дерева с корнем в последнем универсальном предке (или более раннем), а верхушки представляют вселенную существующих сегодня генов LSm.
Гомомерные LSm-кольца у бактерий и архей
[ редактировать ]По структуре известные белки LSm делятся на группу, состоящую из бактериальных белков LSm (Hfq, YlxS и MscS), и вторую группу, состоящую из всех других белков LSm, в соответствии с последними опубликованными филогенетическими деревьями . [ 26 ] Три архейных белка LSm (Sm1, Sm2 и Sm3) также группируются в группу, отличную от белков LSm эукариот. И бактериальные, и архейные белки LSm полимеризуются в гомомерные кольца, что является наследственным состоянием.
Гетеромерные LSm-кольца у эукариотов
[ редактировать ]Серия дупликаций одного гена LSm эукариот привела к образованию большинства (если не всех) известных генов LSm эукариот. Каждый из семи белков Sm имеет большую гомологию аминокислотной последовательности с соответствующим белком Lsm, чем с другими белками Sm. Это предполагает, что предковый ген LSm дублировался несколько раз, в результате чего образовалось семь паралогов . Впоследствии они разошлись друг с другом, так что предковое гомогептамерное кольцо LSm стало гетерогептамерным кольцом. Основываясь на известных функциях белков LSm у эукариот и архей, их наследственной функцией могла быть обработка прерибосомальной РНК , претрансферной РНК и пре -РНКазы P. Затем, согласно этой гипотезе, семь предковых генов LSm эукариот снова дублировались в семь пар паралогов Sm/LSm; LSm1/SmB, LSm2/SmD1, LSm3/SmD2, LSm4/SmD3, LSm5/SmE, LSm6/SmF и LSm7/SmG. Эти две группы из семи генов LSm (и соответствующие два типа колец LSm) эволюционировали в кольцо Sm (требующее РНК) и кольцо Lsm (которое образуется без РНК). Пара паралогов LSm1/LSm8, по-видимому, также возникла до последнего общего предка эукариот, в общей сложности насчитывая по меньшей мере 15 генов белка LSm. Пара паралогов SmD1/LSm10 и пара паралогов SmD2/LSm11 существуют только в животные , грибы и амебозоа (иногда называемые кладой униконт ) и, по-видимому, отсутствуют в кладе биконт ( хромальвеолаты , экскаваты , растения и ризарии ). Следовательно, эти две дупликации генов предшествовали фундаментальному расколу в линии эукариот. Пара паралогов SmB/SmN наблюдается только у плацентарных млекопитающих , что датирует эту дупликацию гена LSm.
Биогенез мяРНП
[ редактировать ]Малые ядерные рибонуклеопротеины (мяРНП) собираются в четко организованном и регулируемом процессе, в котором участвуют как ядро клетки , так и цитоплазма . [ 27 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Ривз В.Х., Нараин С., Сато М. (2003). «Генри Канкель, Стефани Смит, клиническая иммунология и расщепление генов». Волчанка . 12 (3): 213–7. дои : 10.1191/0961203303lu360xx . ПМИД 12708785 . S2CID 33112464 .
- ^ Тан Э.М., Кункель Х.Г. (март 1966 г.). «Характеристика растворимого ядерного антигена, преципитирующего с сыворотками больных системной красной волчанкой» . Дж. Иммунол . 96 (3): 464–71. дои : 10.4049/jimmunol.96.3.464 . ПМИД 5932578 . S2CID 30325463 .
- ^ Уилл CL, Люрманн Р. (июнь 2001 г.). «Биогенез, структура и функции сплайсосомного UsnRNP». Курс. Мнение. Клеточная Биол . 13 (3): 290–301. дои : 10.1016/S0955-0674(00)00211-8 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-F770-0 . ПМИД 11343899 .
- ^ Он В., Паркер Р. (июнь 2000 г.). «Функции белков Lsm в деградации и сплайсинге мРНК». Курс. Мнение. Клеточная Биол . 12 (3): 346–50. дои : 10.1016/S0955-0674(00)00098-3 . ПМИД 10801455 .
- ^ Торё И., Торе С., Майер С., Баскен Дж., Серафин Б., Сак Д. (май 2001 г.). «Связывание РНК в основном домене Sm: рентгеновская структура и функциональный анализ архейного белкового комплекса Sm» . ЭМБО Дж . 20 (9): 2293–303. дои : 10.1093/emboj/20.9.2293 . ПМЦ 125243 . ПМИД 11331594 .
- ^ Герман Х., Фабрицио П., Рейкер В.А., Фулаки К., Хорниг Х., Брамс Х., Люрманн Р. (май 1995 г.). «Белки snRNP Sm разделяют два эволюционно консервативных мотива последовательности, которые участвуют в белок-белковых взаимодействиях Sm» . ЭМБО Дж . 14 (9): 2076–88. дои : 10.1002/j.1460-2075.1995.tb07199.x . ПМЦ 398308 . ПМИД 7744013 .
- ^ Камбах С., Уок С., Янг Р., Авис Дж.М., де ла Фортель Э., Рейкер В.А., Люрманн Р., Ли Дж., Нагай К. (февраль 1999 г.). «Кристаллические структуры двух белковых комплексов Sm и их значение для сборки сплайсосомных мяРНП» . Клетка . 96 (3): 375–87. дои : 10.1016/S0092-8674(00)80550-4 . ПМИД 10025403 . S2CID 17379935 .
- ^ Коды PDB базы данных Национального центра биотехнологической информационной структуры 1B34, 1D3B, 1I5L, 1KQ2, 1N9S, 1IB8.
- ^ Хусиал П., Плааг Р., Зиве Г.В. (сентябрь 2005 г.). «Белки LSm образуют гептамерные кольца, которые связываются с РНК посредством повторяющихся мотивов». Тенденции биохимии. Наука . 30 (9): 522–8. дои : 10.1016/j.tibs.2005.07.006 . ПМИД 16051491 .
- ^ Урлауб Х., Рейкер В.А., Костка С., Люрманн Р. (январь 2001 г.). «Взаимодействие белка Sm и сайта Sm РНК внутри внутреннего кольца сплайсосомной основной структуры мяРНП» . ЭМБО Дж . 20 (1–2): 187–96. дои : 10.1093/emboj/20.1.187 . ПМК 140196 . ПМИД 11226169 .
- ^ Сето А.Г., Зауг А.Я., Собель С.Г., Волин С.Л., Чех Т.Р. (сентябрь 1999 г.). «Теломераза Saccharomyces cerevisiae представляет собой небольшую ядерную рибонуклеопротеиновую частицу Sm». Природа . 401 (6749): 177–80. Бибкод : 1999Natur.401..177S . дои : 10.1038/43694 . ПМИД 10490028 . S2CID 4414530 .
- ^ Беггс Джей Ди (июнь 2005 г.). «Белки Lsm и обработка РНК». Биохим. Соц. Транс . 33 (Часть 3): 433–8. дои : 10.1042/BST0330433 . ПМИД 15916535 .
- ^ Куфел Дж., Аллманг С., Петфальски Э., Беггс Дж., Толлерви Д. (январь 2003 г.). «Белки Lsm необходимы для нормального процессинга и стабильности рибосомальных РНК» . Ж. Биол. Хим . 278 (4): 2147–56. дои : 10.1074/jbc.M208856200 . ПМИД 12438310 .
- ^ Шюмперли Д., Пиллаи Р.С. (октябрь 2004 г.). «Особая основная структура Sm мяРНП U7: далеко идущее значение небольшого ядерного рибонуклеопротеина» (PDF) . Клетка. Мол. Наука о жизни . 61 (19–20): 2560–70. дои : 10.1007/s00018-004-4190-0 . ПМИД 15526162 . S2CID 5780814 .
- ^ Декер, CJ; Паркер, Р. (3 июля 2012 г.). «P-тельца и стрессовые гранулы: возможная роль в контроле трансляции и деградации мРНК» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 4 (9): а012286. doi : 10.1101/cshperspect.a012286 . ISSN 1943-0264 . ПМЦ 3428773 . ПМИД 22763747 .
- ^ Ма Ю, Дости Дж., Дрейфусс Г., Ван Дуйн Г.Д. (июнь 2005 г.). «Гетеродимер Gemin6-Gemin7 из комплекса выживания мотонейронов имеет структуру, подобную белку Sm» . Структура . 13 (6): 883–92. дои : 10.1016/j.str.2005.03.014 . ПМИД 15939020 .
- ^ Чари А, Голас ММ, Клингенхегер М, Нойенкирхен Н, Сандер Б, Энглбрехт С, Зикманн А, Старк Х, Фишер Ю (31 октября 2008 г.). «Шаперон сборки сотрудничает с комплексом SMN для генерации сплайсосомных SnRNP». Клетка . 135 (3): 497–509. дои : 10.1016/j.cell.2008.09.020 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93A3-A . ПМИД 18984161 . S2CID 119444 .
- ^ Альбрехт М., Ленгауэр Т. (июль 2004 г.). «Новые Sm-подобные белки с длинными С-концевыми хвостами и связанными с ними метилтрансферазами» . ФЭБС Летт . 569 (1–3): 18–26. дои : 10.1016/j.febslet.2004.03.126 . ПМИД 15225602 . S2CID 37187215 .
- ^ Перейти обратно: а б Чжан, Цзиюань; Гуань, Синь; Шах, Кунал; Ян, Цзюшэн (06 августа 2021 г.). «Lsm12 представляет собой рецептор NAADP и регуляторный белок двухпоровых каналов, необходимый для мобилизации кальция из кислых органелл» . Природные коммуникации . 12 (1): 4739. Бибкод : 2021NatCo..12.4739Z . дои : 10.1038/s41467-021-24735-z . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8346516 . ПМИД 34362892 .
- ^ Мура С., Кожуховский А., Джинджери М., Филлипс М., Айзенберг Д. (апрель 2003 г.). «Олигомеризация и лиганд-связывающие свойства Sm-подобных белков архей (SmAP)» . Белковая наука . 12 (4): 832–47. дои : 10.1110/ps.0224703 . ПМЦ 2323858 . ПМИД 12649441 .
- ^ Шумахер М.А., Пирсон Р.Ф., Мёллер Т., Валентин-Хансен П., Бреннан Р.Г. (июль 2002 г.). «Структуры плейотропного регулятора трансляции Hfq и комплекса Hfq-РНК: бактериальный Sm-подобный белок» . ЭМБО Дж . 21 (13): 3546–56. дои : 10.1093/emboj/cdf322 . ПМК 126077 . ПМИД 12093755 .
- ^ Арендная плата RA, Woodson SA (декабрь 2004 г.). «Циклирование Sm-подобного белка Hfq на малой регуляторной РНК DsrA». Дж. Мол. Биол . 344 (5): 1211–23. дои : 10.1016/j.jmb.2004.10.006 . ПМИД 15561140 .
- ^ Ю Л., Гунасекера А.Х., Мак Дж., Олейничак Э.Т., Чован Л.Е., Руан Х., Таун Д.Л., Лернер К.Г., Фесик С.В. (август 2001 г.). «Структура раствора и функция консервативного белка SP14.3, кодируемого важным геном Streptococcus pneumoniae». Дж. Мол. Биол . 311 (3): 593–604. дои : 10.1006/jmbi.2001.4894 . ПМИД 11493012 .
- ^ Бас Р.Б., Строп П., Барклай М., Рис Д.С. (ноябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура Escherichia coli MscS, потенциал-модулированный и механочувствительный канал» (PDF) . Наука . 298 (5598): 1582–7. Бибкод : 2002Sci...298.1582B . дои : 10.1126/science.1077945 . ПМИД 12446901 . S2CID 15945269 .
- ^ Аксель Т., Старк Х., Люрманн Р. (март 2001 г.). «Домен Sm представляет собой древний РНК-связывающий мотив с олиго(U)-специфичностью» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 98 (7): 3685–9. Бибкод : 2001PNAS...98.3685A . дои : 10.1073/pnas.071033998 . ПМЦ 31112 . ПМИД 11259661 .
- ^ Сиссарелли Ф.Д., Доркс Т., фон Меринг С., Криви С.Дж., Снел Б., Борк П. (март 2006 г.). «К автоматической реконструкции высокоразрешенного древа жизни». Наука . 311 (5765): 1283–7. Бибкод : 2006Sci...311.1283C . CiteSeerX 10.1.1.381.9514 . дои : 10.1126/science.1123061 . ПМИД 16513982 . S2CID 1615592 .
- ^ 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 .