Прерибосомальная РНК

Прерибосомальная РНК (пре-рРНК) является предшественником зрелой рибосомальной РНК ( рРНК ), которая является компонентом рибосом . Пре-рРНК сначала транскрибируется с рибосомальной ДНК (рДНК), затем расщепляется и процессируется в зрелую рРНК.

Обзор

Во время или сразу после транскрипции пре-рРНК из рДНК в ядрышке предшественник рибосомальной РНК (пре-рРНК) модифицируется и связывается с несколькими рибосомальными белками. ^{[ 1 ]} Малые ядрышковые РНК ( мякРНК ) диктуют модификации путем спаривания оснований с целевыми сайтами в эукариотической пре-рРНК, а также могут играть роль в сворачивании пре-рРНК. Пре-рРНК содержит внешние транскрибируемые спейсеры (5'-ETS, 3'-ETS) на обоих концах, а также внутренние транскрибируемые спейсеры (ITS1, ITS2). Расщепления по сайтам А' и Т1 удаляют 5'-ETS и 3'-ETS соответственно. Расщепления по сайтам А0, 1 и 2 приводят к образованию 18S рРНК. Расщепление сайта 3 может происходить до или после расщепления в сайтах A0, 1 и 2 и может отвечать за связь между путями процессинга 18S и 28S рРНК. Последние этапы процессинга рРНК требуют расщепления по 3, 4', 4 и 5 местам для образования зрелой 5,8S и 28S рРНК .

Модификации

Исследования показывают, что либо одновременно, либо сразу после синтеза пре-рРНК происходят внутренние модификации в участках компонентов рРНК, 18S, 5,8S и 28S , которые различаются в зависимости от типа клеток. Модификации пре-рРНК Xenopus включают метилирование десяти оснований, 105 2'-О-метилирований рибозы и около 100 псевдоуридинов, тогда как рРНК дрожжей содержит лишь половину этих модификаций. ^{[ 2 ]} Малые ядрышковые основания РНК соединяются с пре-рРНК и определяют место модификаций. Отдельные семейства мякРНК выполняют разные модификации. МпноРНК Box C/D управляет образованием 2'-O-Me, тогда как мякРНК Box H/ACA управляет образованием псевдоуридинов. Считается, что спаривание оснований мякРНК с пре-рРНК действует как шаперон при сворачивании зрелой рРНК.

Рибосомальные белки

Пре-рРНК имеют три основных размера; 37S (дрожжи), 40S (Xenopus) и 45S (млекопитающие). В ходе серии этапов около 80 рибосомальных белков собираются с пре-рРНК. Во время транскрипции пре-рРНК связываются ранние рибосомальные белки. ^{[ 3 ]} Считается, что этот 30S РНП, содержащий 45S пре-рРНК, является предшественником 80S РНП, который, в свою очередь, является предшественником 55S РНП. 55S РНП составляет ~75% ядрышковой популяции прерибосом. ^{[ 4 ]}

Процессинг рибосомальной РНК

Чтобы сформировать зрелые рРНК 18S, 5,8S и 28S, пре-рРНК 40S (Xenopus) и 45S (млекопитающие) должны пройти серию расщеплений для удаления внешних и внутренних спейсеров (ETS/ITS). Это можно сделать одним из двух путей. Путь 1 начинается с расщепления в сайте 3, который отделяет кодирующие области 5,8S и 28S рРНК в 32S пре-РНК от кодирующей области 18S рРНК в 20S пре-рРНК. Путь 2 сначала расщепляется в сайтах A0, 1 и 2, а затем расщепляется в сайте 3. ^{[ 5 ]}

U3 мякРНК

U3 мякРНК, наиболее распространенная мякРНК, необходимая для процессинга рРНК, влияет на выбранный путь. ^{[ 6 ]} Он связывается с пре-рРНК посредством белок-белковых взаимодействий, а также спаривания оснований. Чтобы обеспечить правильное функционирование U3, необходимо спаривание оснований между 3'-шарнирной областью U3 и комплементарными последовательностями в 5'-ETS. Однако спаривание между 5'-шарниром U3 и 5'-ETS может произойти, но это не обязательно для функционирования. ^{[ 7 ]} Нуклеолин, распространенный фосфопротеин, связывается с пре-рРНК сразу после транскрипции и облегчает спаривание оснований между шарнирами мякРНК U3 и ETS. ^{[ 8 ]}

Расщепление сайта A' и T1

Область, где 5'-ETS перекрестно связана с U3, известна как сайт A' и иногда расщепляется в ходе первичного процессинга в пре-рРНК млекопитающих. Расщепление этого сайта зависит от мякРНК U3, U14, E1 и E3, и хотя это расщепление не является необходимым условием для процессинга пре-рРНК, докинг мяРНП имеет решающее значение для продукции 18S рРНК. Вскоре после расщепления А' 3'-ETS расщепляется в сайте Т1 мякРНК U8.

Расщепление участков A0, 1 и 2

Последующее расщепление в сайтах A0, 1 и 2 требует мякРНК U3, мякки U14 snR30 и snR10 у дрожжей, а также мякРНК U22 у Xenopus. Расщепление этих сайтов скоординировано и приводит к образованию зрелой 18S рРНК. Для расщепления A0 требуется блок A мякРНК U3. ^{[ 9 ]} Если Box A U3 мутирован, расщепление A0 ингибируется, и хотя 20S пре-рРНК накапливается, она не процессируется в 19S рРНК, а расщепление в сайтах и 2 также ингибируется, что позволяет предположить, что расщепление в A0 предшествует расщеплению в сайтах 1 и 2. Механизм расщепления сайта 1 пока неизвестен, однако положение U3 Box A рядом с сайтом 1 помогает доказать, что Box A снова необходим. для сайта расщепления А1. ^{[ 10 ]} Однако сайт 2 требует для расщепления 3'-конца мякРНК BoxA' и U3. После расщепления сайта 2 18S рРНК высвобождается из пре-рРНК.

Расщепление участка 3

В то время как мякРНК U3 необходима для образования 18S рРНК, мякРНК U8 необходима для образования 5,8S и 28S рРНК. ^{[ 11 ]} Расщепление происходит в сайте 3, который находится рядом с концом ITS1, и впоследствии образуется 32S пре-рРНК, долгоживущий промежуточный продукт. Расщепление в сайте 4' внутри ITS2 приводит к образованию предшественника 5.8S РНК, более длинного на 3'-конце. Чтобы обрезать 3'-конец, расщепление должно произойти в сайтах 4 и 5. Предполагается, что сайт 3 может служить связующим звеном между путями процессинга 18S и 28S рРНК у высших организмов. ^{[ 12 ]}

Различные типы

Пре-рРНК во всех биологических царствах имеют сходства и различия. Эубактерии содержат 16S и 23S рРНК, которые расположены на вершине длинных стеблей, спаренных основаниями, которые служат местом процессинга расщепления РНКазой III . ^{[ 13 ]} Эти два стебля также обнаружены в пре-рРНК архебактерий , однако они не существуют в пре-рРНК Xenopus. Считается, что хотя спаривание оснований происходит во всех типах пре-рРНК, в эубактериальной пре-рРНК оно происходит в цис-форме, тогда как у эукариот оно происходит в транс-между мякРНК и концами кодирующих областей рРНК в пре-рРНК. Не совсем понятно, почему все три царства обладают пре-рРНК, а не напрямую транскрибируют зрелые формы рРНК, но считается, что транскрибируемые пространства в пре-рРНК могут играть определенную роль в правильном сворачивании рРНК.

Ссылки

^ Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.
^ Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
^ Chooi WY, Лейби КР. Электронно-микроскопический метод локализации рибосомальных белков при транскрипции рибосомальной ДНК: метод изучения сборки белков. Proc Natl Acad Sci. 1981;78:4823–4827
^ Хаджиолов А.А. Биогенез ядрышка и рибосомы. Вена: Springer-Verlag KG. 1985 год.
^ Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
^ Боровягин А.В., Герби С.А. Малая ядрышковая РНК U3 необходима для расщепления в сайтах 1, 2 и 3 пРНК и определяет, какой путь процессинга рРНК используется в ооцитах Xenopus. Дж Мол Биол. 1999;286:1347–1363
^ Боровягин А.В., Герби С.А. МноРНК Xenopus U3 стыкуется с пре-рРНК посредством нового взаимодействия спаривания оснований. поданный. 2003 г.
^ Эррера А., Олсон, Министерство юстиции. Ассоциация белка С23 с быстромеченой ядрышковой РНК. Биохимия. 1986;25:6258–6264.
^ Савино Р., Хитти Ю., Герби С.А. Гены малой ядерной РНК Xenopus laevis U3. Нуклеиновые кислоты Рез. 1992;20:5435–5442.
^ Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.
^ Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.
^ Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
^ Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.

[1] Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.

[2] Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.

[3] Chooi WY, Лейби КР. Электронно-микроскопический метод локализации рибосомальных белков при транскрипции рибосомальной ДНК: метод изучения сборки белков. Proc Natl Acad Sci. 1981;78:4823–4827

[4] Хаджиолов А.А. Биогенез ядрышка и рибосомы. Вена: Springer-Verlag KG. 1985 год.

[5] Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.

[6] Боровягин А.В., Герби С.А. Малая ядрышковая РНК U3 необходима для расщепления в сайтах 1, 2 и 3 пРНК и определяет, какой путь процессинга рРНК используется в ооцитах Xenopus. Дж Мол Биол. 1999;286:1347–1363

[7] Боровягин А.В., Герби С.А. МноРНК Xenopus U3 стыкуется с пре-рРНК посредством нового взаимодействия спаривания оснований. поданный. 2003 г.

[8] Эррера А., Олсон, Министерство юстиции. Ассоциация белка С23 с быстромеченой ядрышковой РНК. Биохимия. 1986;25:6258–6264.

[9] Савино Р., Хитти Ю., Герби С.А. Гены малой ядерной РНК Xenopus laevis U3. Нуклеиновые кислоты Рез. 1992;20:5435–5442.

[10] Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.

[11] Мармье-Гурье Н., Клери А., Шлоттер Ф., Бранлант С. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5'-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомальной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011 г.; 39.

[12] Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.

[13] Герби С.А., Боровягин А.В. Прерибосомальный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]