Сплайсосомная РНК U2

Сплайсосомная РНК U2
Сплайсосомная РНК U2
	Предсказанная вторичная структура и сохранение последовательности U2
Идентификаторы
Символ	U2
Рфам	RF00004
Другие данные
РНК Тип	Джин ; мяРНК ; сращивание
Домен(ы)	Эукариоты
ИДТИ	GO:0000370 GO:0045131 GO:0005686
ТАК	ТАК: 0000392
PDB Структуры	ПДБе

Сплайсосомные мяРНК U2 представляют собой разновидность малых молекул ядерной РНК ( мяРНК ), обнаруженных в основном сплайсосомном (Sm) механизме практически всех эукариотических организмов. In vivo U2 мяРНК U2 вместе со связанными с ней полипептидами собираются с образованием малого ядерного рибонуклеопротеина ( мяРНП ), важного компонента главного сплайсосомного комплекса. ^{[ 1 ]} Основной путь сплайсосомного сплайсинга иногда называют U2-зависимым на основании класса интронов Sm , обнаруженных в первичных транскриптах мРНК, которые распознаются исключительно мяРНП U2 на ранних стадиях сборки сплайсосомы. ^{[ 2 ]} Предполагается, что помимо U2-зависимого распознавания интронов U2 мяРНК также играет каталитическую роль в химии сплайсинга пре-РНК. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Подобно рибосомальным РНК ( рРНК ), Sm snRNA должны опосредовать контакты как РНК:РНК, так и РНК:белок и, следовательно, развили специализированные, высококонсервативные, первичные и вторичные структурные элементы, облегчающие эти типы взаимодействий. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Вскоре после открытия того, что первичные транскрипты мРНК содержат длинные некодирующие промежуточные последовательности ( интроны ) Шарпом и Робертсом , ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Джоан Стейтц начала работу по описанию биохимического механизма вырезания интронов. ^{[ 9 ]} Любопытное наблюдение о том, что последовательность, обнаруженная в 5'-области мяРНК U1, демонстрирует обширную комплементарность по спариванию оснований с консервативными последовательностями на 5'-стыках сплайсинга в транскриптах hnRNA, вызвало предположение, что определенные мяРНК могут участвовать в распознавании границ сайта сплайсинга посредством контактов РНК:РНК. . ^{[ 9 ]} Лишь недавно атомные кристаллические структуры наглядно показали, что первоначальная гипотеза действительно была верной, даже если в то время сложность этих взаимодействий не была полностью осознана. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 10 ]}

Элементы распознавания мяРНК U2

У Saccharomyces cerevisiae мяРНК U2 связана с 18 полипептидами , семь из которых являются структурными белками, общими для всех мяРНП класса Sm. ^{[ 11 ]} Эти неспецифические структурные белки связываются с мяРНК Sm через высококонсервативную последовательность узнавания (AU _n G, n = 4–6), расположенную внутри РНК, называемую сайтами связывания Sm. ^{[ 12 ]} Два других белка, A´ и B´´, U2-специфичны и требуют структурных элементов, уникальных для U2 мяРНК, а именно двух 3´-стелевых петель, для сборки мяРНП. ^{[ 11 ]} Белковые комплексы из трех субъединиц SF3a и шести субъединиц SF3b также связываются с мяРНК U2. ^{[ 13 ]}

мяРНК U2 участвует в распознавании интрона через последовательность из 7-12 нуклеотидов между 18-40 нуклеотидами выше 3'-сайта сплайсинга, известную как последовательность точки ветвления (BPS). ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} У дрожжей консенсусный BPS имеет длину 7 нуклеотидных остатков, а комплементарная последовательность распознавания в пределах мяРНК U2 составляет 6 нуклеотидов. Образование дуплекса между этими двумя последовательностями приводит к выбуханию консервативного остатка аденозина в положении 5 BPS. Выпуклый остаток аденозина принимает С3'-эндо-конформацию. ^{[ 14 ]} что с помощью факторов сплайсинга Cwc25, Yju2 и Isy1 выравнивает 2´-OH для прямой атаки атома фосфора на 5´-сайт сплайсинга. ^{[ 15 ]} Нуклеофильная атака инициирует первую из двух последовательных реакций переэтерификации , в ходе которых происходит сращивание интрона - посредством необычного 2'-5'-3'-связанного лариатного промежуточного соединения - где вторая переэтерификация включает лигирование двух фланкирующих экзонов.

Первичная и вторичная структура

Хотя длина последовательности мяРНК U2 может варьироваться на порядок у всех эукариотических организмов, все мяРНК U2 содержат множество филогенетически постоянных областей, особенно в пределах первых 80 нуклеотидов ниже 5'-конца, где 85% положений консервативны. ^{[ 16 ]} Более того, некоторые вторичные структурные элементы также консервативны, включая петли ствола I, II, III, IV и некоторые одноцепочечные области, связывающие эти домены. ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Стеблевая петля II в мяРНК U2 дрожжей содержит необычную разрезанную пару оснований GA, ведущую к характерному мотиву петли U-образного поворота, который имеет геометрическую конформацию, аналогичную конформации тРНК . антикодоновых петель ^{[ 5 ]} Все мяРНК U2 обладают концевой стволовой петлей (IV) со спиралью из 10-16 пар оснований и консервативной петлей из 11 нуклеотидов с консенсусной последовательностью 5´-UYGCANUURYN-3´. ^{[ 16 ]}

U2-мяРНК являются наиболее модифицированными из всех малых ядерных РНК. ^{[ 18 ]} Хотя точное расположение этих посттранскрипционных модификаций может варьироваться от организма к организму, новые данные свидетельствуют о том, что существует сильная корреляция между модификацией мяРНК U2 и биологической функцией. ^{[ 18 ]} Модификации включают преобразование некоторых остатков уридина в псевдоуридин , 2´-O-метилирование, метилирование азотистых оснований и преобразование 5´-монометилированного гуанозинового кэпа в 2,2,7-триметилированный гуанозиновый кэп. ^{[ 18 ]} Многие из этих модификаций находятся в 27-нуклеотидном участке на 5'-конце молекулы. ^{[ 18 ]}

Конформационная динамика

Сплайсосома . — это динамическая молекулярная машина, которая претерпевает несколько конформационных перестроек в процессе сборки и сплайсинга Хотя многие биохимические детали, связанные с сплайсосомными перестройками, остаются неясными, недавние исследования показали, что образование критического комплекса сворачивания между U2 и U6 snRNAs немедленно переходит к первому этапу реакции сплайсинга. ^{[ 19 ]}^{[ 6 ]} Это событие сворачивания способствует образованию четырехспирального соединения, которое, как полагают, обеспечивает основу для критических компонентов активного сайта, включая выравнивание 5'-сайта сплайсинга с аденозином в точке ветвления для прямой атаки со стороны 2'-OH и координацию двух мг ²⁺ ионы для стабилизации образования отрицательного заряда на последующих этапах. ^{[ 19 ]}

Эволюционное происхождение

самосплайсинга Примечательной характеристикой складки U2-U6 является ее структурное сходство со структурным сходством домена V в интронах группы II . ^{[ 6 ]}^{[ 3 ]} Триада AGC, обнаруженная в мяРНК U6, консервативна в интронах группы II и, как было обнаружено, также способствует тем же взаимодействиям третичной укладки. ^{[ 6 ]} Образование пары GU-колебаний в начале события сворачивания U2-U6 также наблюдается при формировании каталитического ядра интронов группы II. ^{[ 19 ]} Наконец, вполне вероятно, что сплайсосома использует тот же механизм ионов двух металлов, что и интроны группы II, учитывая структурную консервативность сайтов связывания металлов, обнаруженных внутри складки U2-U6. ^{[ 3 ]} Степень консервативности как вторичной, так и третичной структуры между интронами группы II и складкой U2-U6 в активном сайте сплайсосомы убедительно свидетельствует о том, что как интроны группы II, так и сплайсосома имеют общее эволюционное происхождение.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирляндная наука. ISBN 978-0815332183 .
^ Jump up to: ^а ^б Нельсон Д.Л., Кокс М.М., Ленинджер А.Л. (2013). Ленингерские принципы биохимии (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9781429234146 . OCLC 824794893 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Фика С.М., Таттл Н., Новак Т., Ли Н.С., Лу Дж., Кудатингал П., Дай Кью, Стейли Дж.П., Пичирилли Дж.А. (ноябрь 2013 г.). «РНК катализирует сплайсинг ядерной пре-мРНК» . Природа . 503 (7475): 229–34. Бибкод : 2013Natur.503..229F . дои : 10.1038/nature12734 . ПМК 4666680 . ПМИД 24196718 .
^ Ши Й (август 2017 г.). «Сплайсосома: металлорибозим, направленный на белок» . Журнал молекулярной биологии . 429 (17): 2640–2653. дои : 10.1016/j.jmb.2017.07.010 . ПМИД 28733144 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Столлингс, Сара С; Мур, Питер Б. (1997). «Структура важного элемента сплайсинга: стволовая петля IIa дрожжевой мяРНК U2» . Структура . 5 (9): 1173–1185. дои : 10.1016/s0969-2126(97)00268-2 . ISSN 0969-2126 . ПМИД 9331416 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Берк Дж.Э., Сашитал Д.Г., Цзо X, Ван YX, Батчер С.Е. (апрель 2012 г.). «Структура дрожжевого комплекса мяРНК U2/U6» . РНК . 18 (4): 673–83. дои : 10.1261/rna.031138.111 . ПМЦ 3312555 . ПМИД 22328579 .
^ Бергет С.М., Мур С., Шарп П.А. (август 1977 г.). «Сплайсированные сегменты на 5'-конце поздней мРНК аденовируса 2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (8): 3171–5. Бибкод : 1977PNAS...74.3171B . дои : 10.1073/pnas.74.8.3171 . ПМЦ 431482 . ПМИД 269380 .
^ Чоу Л.Т., Гелинас Р.Э., Брокер Т.Р., Робертс Р.Дж. (сентябрь 1977 г.). «Удивительное расположение последовательностей на 5'-концах информационной РНК аденовируса 2». Клетка . 12 (1): 1–8. дои : 10.1016/0092-8674(77)90180-5 . ПМИД 902310 . S2CID 2099968 .
^ Jump up to: ^а ^б 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 .
^ Перриман Р., Арес М. (май 2010 г.). «Инвариантные нуклеотиды мяРНК U2 образуют стволовую петлю для распознавания интрона на ранних этапах сплайсинга» . Молекулярная клетка . 38 (3): 416–27. doi : 10.1016/j.molcel.2010.02.036 . ПМЦ 2872779 . ПМИД 20471947 .
^ Jump up to: ^а ^б Pan ZQ, Prives C (декабрь 1989 г.). «Последовательности мяРНК U2, которые связывают U2-специфичные белки, необязательны для функции мяРНП U2 при сплайсинге» . Гены и развитие . 3 (12А): 1887–98. дои : 10.1101/гад.3.12а.1887 . ПМИД 2559872 .
^ Маттай И.В., Хабетс В.Дж., ван Венрой В.Дж. (май 1986 г.). «Моноспецифические антитела раскрывают детали структуры мяРНП U2 и взаимодействия между мяРНП U1 и U2» . Журнал ЭМБО . 5 (5): 997–1002. дои : 10.1002/j.1460-2075.1986.tb04314.x . ПМЦ 1166893 . ПМИД 2941274 .
^ Дзембовский, Анджей; Вентура, Ана-Паула; Рутц, Бертольд; Каспари, Фридерика; Фо, Селин; Халганд, Фредерик; Лапревот, Оливье; Серафин, Бертран (8 декабря 2004 г.). «Протеомный анализ идентифицирует новый комплекс, необходимый для удержания и сплайсинга ядерной пре-мРНК» . Журнал ЭМБО . 23 (24): 4847–4856. дои : 10.1038/sj.emboj.7600482 . ISSN 0261-4189 . ПМК 535094 . ПМИД 15565172 .
^ Берглунд Я.А., Росбаш М., Шульц С.К. (май 2001 г.). «Кристаллическая структура модельного дуплекса мяРНК точки ветвления-U2, содержащего выпуклые аденозины» . РНК . 7 (5): 682–91. дои : 10.1017/S1355838201002187 . ПМК 1370120 . ПМИД 11350032 .
^ Галей, Войцех П.; Уилкинсон, Макс Э.; Фика, Себастьян М.; Обридж, Крис; Ньюман, Эндрю Дж.; Нагай, Киёси (8 сентября 2016 г.). «Крио-ЭМ структура сплайсосомы сразу после ветвления» . Природа . 537 (7619): 197–201. Бибкод : 2016Natur.537..197G . дои : 10.1038/nature19316 . ISSN 1476-4687 . ПМК 5156311 . ПМИД 27459055 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Гатри С., Паттерсон Б. (1988). «Сплайсосомные мяРНК». Ежегодный обзор генетики . 22 : 387–419. дои : 10.1146/annurev.ge.22.120188.002131 . ПМИД 2977088 .
^ Кремер А. (август 1987 г.). «Анализ устойчивых к РНКазе-А областей мРНК основного позднего предшественника аденовируса 2 в экстрактах сплайсинга обнаруживает упорядоченное взаимодействие ядерных компонентов с РНК-субстратом». Журнал молекулярной биологии . 196 (3): 559–73. дои : 10.1016/0022-2836(87)90032-5 . ПМИД 3681967 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ю Ю.Т., Шу, доктор медицинских наук, Стейц Дж.А. (октябрь 1998 г.). «Модификации мяРНК U2 необходимы для сборки мяРНП и сплайсинга пре-мРНК» . Журнал ЭМБО . 17 (19): 5783–95. дои : 10.1093/emboj/17.19.5783 . ПМК 1170906 . ПМИД 9755178 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Сашитал Д.Г., Корнилеску Г., Макманус С.Дж., Броу Д.А., Батчер С.Е. (декабрь 2004 г.). «Складывание РНК U2-U6 обнаруживает интроноподобный домен группы II и четырехспиральное соединение». Структурная и молекулярная биология природы . 11 (12): 1237–42. дои : 10.1038/nsmb863 . ПМИД 15543154 . S2CID 35368436 .

Дальнейшее чтение

Ньюби М.И., Гринбаум Н.Л. (июнь 2001 г.). «Консервативная модификация псевдоуридина в эукариотической мяРНК U2 вызывает изменение архитектуры сайта ветвления» . РНК . 7 (6): 833–45. дои : 10.1017/S1355838201002308 . ПМК 1370140 . ПМИД 11424937 .
Берглунд Я.А., Росбаш М., Шульц С.К. (май 2001 г.). «Кристаллическая структура модельного дуплекса мяРНК точки ветвления-U2, содержащего выпуклые аденозины» . РНК . 7 (5): 682–91. дои : 10.1017/S1355838201002187 . ПМК 1370120 . ПМИД 11350032 .

Внешние ссылки

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирляндная наука. ISBN 978-0815332183 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б Нельсон Д.Л., Кокс М.М., Ленинджер А.Л. (2013). Ленингерские принципы биохимии (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9781429234146 . OCLC 824794893 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с Фика С.М., Таттл Н., Новак Т., Ли Н.С., Лу Дж., Кудатингал П., Дай Кью, Стейли Дж.П., Пичирилли Дж.А. (ноябрь 2013 г.). «РНК катализирует сплайсинг ядерной пре-мРНК» . Природа . 503 (7475): 229–34. Бибкод : 2013Natur.503..229F . дои : 10.1038/nature12734 . ПМК 4666680 . ПМИД 24196718 .

[4] Ши Й (август 2017 г.). «Сплайсосома: металлорибозим, направленный на белок» . Журнал молекулярной биологии . 429 (17): 2640–2653. дои : 10.1016/j.jmb.2017.07.010 . ПМИД 28733144 .

[:3-5] Jump up to: ^а ^б ^с Столлингс, Сара С; Мур, Питер Б. (1997). «Структура важного элемента сплайсинга: стволовая петля IIa дрожжевой мяРНК U2» . Структура . 5 (9): 1173–1185. дои : 10.1016/s0969-2126(97)00268-2 . ISSN 0969-2126 . ПМИД 9331416 .

[:4-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Берк Дж.Э., Сашитал Д.Г., Цзо X, Ван YX, Батчер С.Е. (апрель 2012 г.). «Структура дрожжевого комплекса мяРНК U2/U6» . РНК . 18 (4): 673–83. дои : 10.1261/rna.031138.111 . ПМЦ 3312555 . ПМИД 22328579 .

[7] Бергет С.М., Мур С., Шарп П.А. (август 1977 г.). «Сплайсированные сегменты на 5'-конце поздней мРНК аденовируса 2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (8): 3171–5. Бибкод : 1977PNAS...74.3171B . дои : 10.1073/pnas.74.8.3171 . ПМЦ 431482 . ПМИД 269380 .

[8] Чоу Л.Т., Гелинас Р.Э., Брокер Т.Р., Робертс Р.Дж. (сентябрь 1977 г.). «Удивительное расположение последовательностей на 5'-концах информационной РНК аденовируса 2». Клетка . 12 (1): 1–8. дои : 10.1016/0092-8674(77)90180-5 . ПМИД 902310 . S2CID 2099968 .

[:5-9] Jump up to: ^а ^б 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 .

[10] Перриман Р., Арес М. (май 2010 г.). «Инвариантные нуклеотиды мяРНК U2 образуют стволовую петлю для распознавания интрона на ранних этапах сплайсинга» . Молекулярная клетка . 38 (3): 416–27. doi : 10.1016/j.molcel.2010.02.036 . ПМЦ 2872779 . ПМИД 20471947 .

[:6-11] Jump up to: ^а ^б Pan ZQ, Prives C (декабрь 1989 г.). «Последовательности мяРНК U2, которые связывают U2-специфичные белки, необязательны для функции мяРНП U2 при сплайсинге» . Гены и развитие . 3 (12А): 1887–98. дои : 10.1101/гад.3.12а.1887 . ПМИД 2559872 .

[12] Маттай И.В., Хабетс В.Дж., ван Венрой В.Дж. (май 1986 г.). «Моноспецифические антитела раскрывают детали структуры мяРНП U2 и взаимодействия между мяРНП U1 и U2» . Журнал ЭМБО . 5 (5): 997–1002. дои : 10.1002/j.1460-2075.1986.tb04314.x . ПМЦ 1166893 . ПМИД 2941274 .

[13] Дзембовский, Анджей; Вентура, Ана-Паула; Рутц, Бертольд; Каспари, Фридерика; Фо, Селин; Халганд, Фредерик; Лапревот, Оливье; Серафин, Бертран (8 декабря 2004 г.). «Протеомный анализ идентифицирует новый комплекс, необходимый для удержания и сплайсинга ядерной пре-мРНК» . Журнал ЭМБО . 23 (24): 4847–4856. дои : 10.1038/sj.emboj.7600482 . ISSN 0261-4189 . ПМК 535094 . ПМИД 15565172 .

[14] Берглунд Я.А., Росбаш М., Шульц С.К. (май 2001 г.). «Кристаллическая структура модельного дуплекса мяРНК точки ветвления-U2, содержащего выпуклые аденозины» . РНК . 7 (5): 682–91. дои : 10.1017/S1355838201002187 . ПМК 1370120 . ПМИД 11350032 .

[15] Галей, Войцех П.; Уилкинсон, Макс Э.; Фика, Себастьян М.; Обридж, Крис; Ньюман, Эндрю Дж.; Нагай, Киёси (8 сентября 2016 г.). «Крио-ЭМ структура сплайсосомы сразу после ветвления» . Природа . 537 (7619): 197–201. Бибкод : 2016Natur.537..197G . дои : 10.1038/nature19316 . ISSN 1476-4687 . ПМК 5156311 . ПМИД 27459055 .

[:7-16] Jump up to: ^а ^б ^с Гатри С., Паттерсон Б. (1988). «Сплайсосомные мяРНК». Ежегодный обзор генетики . 22 : 387–419. дои : 10.1146/annurev.ge.22.120188.002131 . ПМИД 2977088 .

[17] Кремер А. (август 1987 г.). «Анализ устойчивых к РНКазе-А областей мРНК основного позднего предшественника аденовируса 2 в экстрактах сплайсинга обнаруживает упорядоченное взаимодействие ядерных компонентов с РНК-субстратом». Журнал молекулярной биологии . 196 (3): 559–73. дои : 10.1016/0022-2836(87)90032-5 . ПМИД 3681967 .

[:8-18] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ю Ю.Т., Шу, доктор медицинских наук, Стейц Дж.А. (октябрь 1998 г.). «Модификации мяРНК U2 необходимы для сборки мяРНП и сплайсинга пре-мРНК» . Журнал ЭМБО . 17 (19): 5783–95. дои : 10.1093/emboj/17.19.5783 . ПМК 1170906 . ПМИД 9755178 .

[:9-19] Jump up to: ^а ^б ^с Сашитал Д.Г., Корнилеску Г., Макманус С.Дж., Броу Д.А., Батчер С.Е. (декабрь 2004 г.). «Складывание РНК U2-U6 обнаруживает интроноподобный домен группы II и четырехспиральное соединение». Структурная и молекулярная биология природы . 11 (12): 1237–42. дои : 10.1038/nsmb863 . ПМИД 15543154 . S2CID 35368436 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]