Безостановочный распад
Безостановочный распад (NSD) — это клеточный механизм наблюдения за мРНК , позволяющий обнаружить мРНК, молекулы лишенные стоп-кодона , и предотвратить трансляцию этих мРНК. Путь безостановочного распада высвобождает рибосомы , которые достигли дальнего 3'-конца мРНК, и направляет мРНК к экзосомальному комплексу или к РНКазе R у бактерий для избирательного расщепления. [ 1 ] [ 2 ] В отличие от нонсенс-опосредованного распада (NMD), полипептиды не высвобождаются из рибосомы, и, таким образом, NSD, по-видимому, задействует факторы распада мРНК, отличные от NMD. [ 3 ]
Безостановочный распад
[ редактировать ]Безостановочный распад (NSD) — это клеточный путь, который идентифицирует и разрушает аберрантные транскрипты мРНК, которые не содержат правильного стоп-кодона . Стоп-кодоны — это сигналы в информационной РНК, которые сигнализируют об окончании синтеза белков. Аберрантные транскрипты идентифицируются во время трансляции, когда рибосома транслируется в поли-А-хвост на 3'-конце мРНК. Непрерывный транскрипт может возникнуть, когда точковые мутации повреждают нормальный стоп-кодон. Более того, некоторые события транскрипции с большей вероятностью сохраняют экспрессию генов в более низком масштабе в определенных состояниях.
Путь NSD высвобождает рибосомы, остановившиеся на 3'-конце мРНК, и направляет мРНК к экзосомному комплексу у эукариот или к РНКазе R у бактерий. После направления на соответствующие сайты транскрипты затем разрушаются. Механизм NSD требует взаимодействия экзосомы РНК с комплексом Ski, мультибелковой структурой, которая включает хеликазу Ski2p и (особенно) Ski7p. Комбинация этих белков и последующее образование комплекса активируют деградацию аберрантных мРНК. Считается, что Ski7p связывает рибосому, остановившуюся на 3'-конце поли(А)-хвоста мРНК, и рекрутирует экзосому для разрушения аберрантной мРНК. Однако в клетках млекопитающих Ski7p не обнаружен, и даже наличие самого механизма NSD остается относительно неясным. Было обнаружено, что короткая сплайсинговая изоформа HBS1L (HBS1LV3) является долгожданным человеческим гомологом Ski7p, связывающим экзосому и комплексы SKI. Недавно сообщалось, что NSD также встречается в клетках млекопитающих, хотя и через несколько другую систему. У млекопитающих из-за отсутствия Ski7 ГТФаза Hbs1, а также ее партнер по связыванию Dom34 были идентифицированы как потенциальные регуляторы распада. Вместе Hbs1/Dom34 способны связываться с 3'-концом неправильно регулируемой мРНК, способствуя диссоциации неисправных или неактивных рибосом для возобновления процесса трансляции. Кроме того, было показано, что как только комплекс Hbs1/Dom34 диссоциирует и перерабатывает рибосому, он также рекрутирует комплекс экзосома/Ski.
Освобождение рибосомы
[ редактировать ]У бактерий транстрансляция, высококонсервативный механизм, действует как прямой противовес непрерывному накоплению РНК, вызывая распад и высвобождая неправильно отрегулированную рибосому. Первоначально обнаруженный в Escherichia coli , процесс транстрансляции стал возможным благодаря взаимодействиям между РНК-переносчиком (тмРНК) и белком-кофактором SmpB, который обеспечивает стабильное связывание тмРНК с остановившейся рибосомой. [ 4 ] Текущая модель тмРНК утверждает, что тмРНК и SmpB взаимодействуют вместе, имитируя тРНК. Белок SmpB распознает точку остановки и направляет тмРНК на связывание с сайтом рибосомы А. [ 4 ] После связывания SmpB вступает в реакцию транспептидации с неправильно функционирующей полипептидной цепью посредством донорства заряженного аланина. [ 4 ] В ходе этого процесса застопорившаяся и дефектная последовательность мРНК заменяется последовательностью РНК SmpB, которая кодирует добавление метки из 11 аминокислот на С-конец мРНК, что способствует деградации. [ 4 ] Модифицированная часть РНК вместе с аминокислотной меткой транслируется и демонстрирует неполные характеристики, предупреждая и позволяя внутриклеточным протеазам удалять эти вредные фрагменты белка, вызывая возобновление функции остановившихся рибосом на поврежденной мРНК. [ 4 ]
деградация мРНК
[ редактировать ]Многие ферменты и белки играют роль в деградации мРНК. Например, у Escherichia coli имеется три фермента: РНКаза II, ПНПаза и РНКаза R. [ 3 ] РНКаза R представляет собой 3'-5' экзорибонуклеазу, которая задействована для разрушения дефектной мРНК. [ 5 ] РНКаза R имеет два структурных домена: N-концевой предполагаемый домен спираль-поворот-спираль (HTH) и C-концевой лизиновый (K-богатый) домен. [ 6 ] Эти два домена уникальны для РНКазы R и считаются определяющими факторами селективности и специфичности белка. [ 7 ] Было показано, что K-богатый домен участвует в безостановочной деградации мРНК. [ 6 ] Эти домены отсутствуют в других РНКазах. И РНКаза II, и РНКаза R являются членами семейства RNR и имеют примечательное сходство в первичной последовательности и архитектуре домена. [ 2 ] Однако РНКаза R обладает способностью эффективно расщеплять мРНК, тогда как РНКаза II обладает меньшей эффективностью в процессе деградации. Тем не менее, конкретный механизм деградации мРНК с помощью РНКазы R остается загадкой. [ 5 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Васудеван; Пельц, SW; Вилуш, CJ; и др. (2002). «Безостановочный распад - новый путь наблюдения за мРНК». Биоэссе . 24 (9): 785–8. дои : 10.1002/bies.10153 . ПМИД 12210514 .
- ^ Jump up to: а б Венкатараман, К; Гуджа, Кентукки; Гарсиа-Диас, М; Карзай, AW (2014). «Безостановочный распад мРНК: особый атрибут спасения рибосом, опосредованного транстрансляцией» . Границы микробиологии . 5 : 93. дои : 10.3389/fmicb.2014.00093 . ПМЦ 3949413 . ПМИД 24653719 .
- ^ Jump up to: а б Ву, Х; Брюэр, Дж. (2012). «Регуляция стабильности мРНК в клетках млекопитающих: 2,0» . Джин . 500 (1): 10–21. дои : 10.1016/j.gene.2012.03.021 . ПМК 3340483 . ПМИД 22452843 .
- ^ Jump up to: а б с д и Карзай, А. Вали; Рош, Эрик Д.; Зауэр, Роберт Т.; (2000). «Система SsrA-SmpB для мечения белков, направленной деградации и спасения рибосом». Природа, Структурная биология. 7: 449-455.
- ^ Jump up to: а б Альбертс, Брюс (2002). Молекулярная биология клетки 4-е издание . Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3 .
- ^ Jump up to: а б Васудеван, Шобха; Пельц, Стюарт В.; Вилуш, Кэрол Дж. (сентябрь 2002 г.). «Безостановочный распад - новый путь наблюдения за мРНК». Биоэссе . 24 (9): 785–788. дои : 10.1002/bies.10153 . ISSN 0265-9247 . ПМИД 12210514 .
- ^ Ге, Чжиюнь; Мехта, Прити; Ричардс, Джейми; Вали Карзай, А. (27 сентября 2010 г.). «Безостановочный распад мРНК начинается на рибосоме» . Молекулярная микробиология . 78 (5): 1159–1170. дои : 10.1111/j.1365-2958.2010.07396.x . ПМК 3056498 . ПМИД 21091502 .