Jump to content

Фактор специфичности расщепления и полиаденилирования

Фактор специфичности расщепления и полиаденилирования ( CPSF ) участвует в отщеплении сигнальной области 3'- от вновь синтезированной молекулы пре- мессенджерной РНК (пре-мРНК) в процессе транскрипции гена . У эукариот предшественники информационной РНК (пре-мРНК) транскрибируются в ядре с ДНК ферментом РНК-полимеразой II. Пре-мРНК должны подвергнуться посттранскрипционным модификациям, образуя зрелую РНК (мРНК), прежде чем они смогут быть транспортированы в цитоплазму для трансляции в белки. Посттранскрипционные модификации включают в себя добавление 5'-кэпа m7G, сплайсинг интронных последовательностей, а также 3'-расщепление и полиаденилирование. [1]

По словам Шонемана и др., «CPSF распознает сигнал полиаденилирования (PAS), обеспечивая специфичность последовательности при расщеплении и полиаденилировании пре-мРНК, и катализирует расщепление пре-мРНК». [2] Необходимо вызвать паузу РНК-полимеразы, как только она распознает функциональный PAS. [3] Это первый белок, который связывается с сигнальной областью рядом с сайтом расщепления пре-мРНК, к которой поли(А)-хвост будет добавлен полинуклеотид-аденилилтрансферазой . Сигнальная область, состоящая из 10–30 нуклеотидов выше сайта расщепления, сигнал полиаденилирования (PAS), имеет каноническую нуклеотидную последовательность AAUAAA, которая высоко консервативна в подавляющем большинстве пре-мРНК. Область AAAUAAA обычно определяется цитозин/адениновым (СА) динуклеотидом, который представляет собой предпочтительную последовательность, расположенную с 5'-конца к месту эндонуклеолитического расщепления. [2] [4] Вторая нижестоящая сигнальная область, расположенная примерно на 40 нуклеотидов ниже от сайта расщепления на той части пре-мРНК, которая расщепляется перед полиаденилированием, состоит из богатой U/GU области, необходимой для эффективного процессинга. Этот нижестоящий фрагмент ухудшился. Зрелая РНК транспортируется в цитоплазму, где транслируется в белки. [4] [5]

Структура белка и взаимодействия

[ редактировать ]

У млекопитающих CPSF представляет собой белковый комплекс , состоящий из шести субъединиц: CPSF-160 (CPSF1), CPSF-100 (CPSF2), CPSF-73 (CPSF3) и CPSF-30 (CPSF4) кДа-субъединиц, WDR33 и Fip1 (FIP1L1). ).

Четвертичный комплекс факторов специфичности расщепления и полиаденилирования

Субъединицы образуют два компонента: факторы специфичности полиаденилирования млекопитающих (mPSF) и фактор расщепления млекопитающих (mCF). mPSF состоит из CPSF-160, WDR33, CPSF-30 и Fip1. Это необходимо для распознавания PAS и полиаденилирования. mCF состоит из CPSF-73, CPSF-100 и симплекина. Он катализирует реакцию расщепления, узнавая 3'-сайт процессинга мРНК гистонов. [4] [5]

CPSF-73 представляет собой цинк-зависимую гидролазу , которая расщепляет предшественник мРНК между динуклеотидом CA сразу после сигнальной последовательности полиаденилирования AAUAAA. [6] [7]

CPSF-100 способствует эндонуклеазной активности CPSF-73. [2]

CPSF-160 (160 кДа) является самой крупной субъединицей CPSF и напрямую связывается с сигналом полиаденилирования AAAAAA. [8] 160 кДа имеет три β-пропеллерных домена и С-концевой домен.

CPSF-30 (30 кДа) имеет пять мотивов цинковых пальцев Cys-Cys-Cys-His (CCCH) вблизи N-конца и цинковый сустав CCCH на C-конце. Существуют две изоформы CPSF-30, которые можно найти в комплексах CPSF. РНК-связывающая активность CPSF-30 опосредуется его цинковыми пальцами 2 и 3. Домен повтора WD 33 (146 кДа) имеет домен WD40 вблизи N-конца. Домен WD40 взаимодействует с РНК. WDR33 и CPSF-30 распознают сигнал полиаденилирования (PAS) в пре-мРНК, что помогает определить положение расщепления РНК. CPSF-30 распознает богатую AU гексамерную область с помощью кооперативного металлозависимого механизма связывания. [4] [5] [9] [10]

Хотя CPSF-160 является крупнейшей субъединицей CPSF, исследование, проведенное Schönemann et al., предполагает, что за распознавание PAS отвечает WDR33, а не CPSF-160, как считалось ранее. Исследование пришло к выводу, что причина, по которой CPSF-160 считался ответственным за распознавание PAS, заключалась в том, что субъединица WDR33 не была обнаружена на момент подачи заявления. [2]

Fip1 связывается с U-богатыми РНК посредством своего богатого аргинином С-конца. Он связывается с последовательностями РНК, расположенными выше гексамерной области AAAAAA in vitro. Fip1 и CPSF-160 привлекают поли(А)-полимеразу (PAP) к 3'-сайту процессинга. [4] PAP стимулируется ядерным поли(А)-связывающим белком для добавления хвоста поли(А), нематрицированных остатков аденозина, в сайт расщепления. [3] [7]

Только CPSF-160, CPSF-30, Fip1 и WDR33 необходимы и достаточны для формирования активного субкомплекса CPSF при AAAUAAA-зависимом полиаденилировании. CPSF-73 и CPSF-100 являются одноразовыми. [2]

CPSF рекрутирует белки в 3'-область. Идентифицированные белки, которые координируются активностью CPSF, включают: фактор, стимулирующий расщепление , и два плохо изученных фактора расщепления . Связывание полинуклеотида аденилаттрансферазы, ответственной за фактический синтез хвоста, является необходимой предпосылкой для расщепления, что гарантирует, что расщепление и полиаденилирование являются тесно связанными процессами.

Альтернативное полиаденилирование (APA)

[ редактировать ]

Альтернативное полиаденилирование (АПА) представляет собой регуляторный механизм, который образует множественные 3'-концы мРНК. [7]

Изоформы APA одного и того же гена могут кодировать разные белки и/или содержать разные 3'-нетранслируемые области (UTR). Дерегулирование APA связано с рядом заболеваний человека. Поскольку более длинные НТО имеют больше сайтов связывания для микроРНК и/или РНК-связывающих белков по сравнению с более короткими НТО, APA требует различной стабильности, эффективности трансляции и/или внутриклеточной локализации. [4]

PAS млекопитающих имеют ряд ключевых цис- элементов.

  • А(А/У)ААА гексамер
  • Последующий элемент с высоким содержанием U/GU (DSE)
  • Вспомогательные элементы (USE) с высоким содержанием урана выше по потоку
  • Восходящие последовательности, соответствующие консенсусу UGUA

Последовательности PAS вариабельны, и во многих PAS отсутствует один или несколько цис- элементов. Распознавание PAS осуществляется за счет взаимодействий белок-РНК.

CPSF синергетически связывается с гексамером AAAAAA, а CstF синергически связывается с нижестоящим элементом (DSE). Комплекс CFI связывается с мотивами UGUA. CPSF, CstF и CFI связываются непосредственно с РНК. Они также привлекают другие белки, такие как CFII, симплекин и поли(А)-полимераза (PAP), для сборки 3'-процессирующего комплекса мРНК, также известного как комплекс расщепления и полиаденилирования. Сборке этих факторов способствует С-концевой домен (CTD) большой субъединицы РНК-полимеразы II (РНКП II). CTD обеспечивает посадочную площадку для факторов процессинга мРНК. [4] [11]

Другие белковые комплексы в комплексе расщепления и полиаденилирования

[ редактировать ]

Симплекин (SYMPK) представляет собой каркасный белок, который опосредует взаимодействие между CPSF и CstF. [2]

В CPSF млекопитающих как фактор расщепления I (CFI m ), так и фактор специфичности расщепления и полиаденилирования (CPSF) необходимы для расщепления и полиаденилирования, тогда как фактор стимуляции расщепления (CstF) необходим только для стадии расщепления. [12] CPSF и CstF путешествуют вместе с РНК-полимеразой II (РНКП II) во время зарождающейся транскрипции гена в поисках PAS. [3]

Фактор расщепления I (CFI m ) состоит из белков массой 25 ( CPSF5 ), 59 (CPSF7) и 68 (CPSF6) кДа. Фактор расщепления II (CFII m ) состоит из Pcf11, Clp1 и фактора стимуляции расщепления (CstF). CFII m связывается с С-концевым доменом РНКП II и другими факторами CpA. [3] [13]

Фактор стимуляции расщепления (CstF) состоит из трех субъединиц: CstF77 (CstF3), CstF50 (CstF1) и CstF64 (CstF2 и CstF2T). CstF распознает PAS, который находится на 20 нуклеотидов ниже сигнальной области сайта расщепления, который представляет собой мотив последовательности , богатой GU , за которым следуют последовательности, богатые U. CstF способствует выбору сайта расщепления, а также альтернативному полиаденилированию. [4] [5] [13]

Связанные процессы

[ редактировать ]

Сопряжение транскрипции РНК-полимеразы II (pol II) может влиять на реакции процессинга тремя способами. [11]

  1. локализация
    • позиционирует факторы процессинга мРНК в комплексе элонгации, что повышает их локальную концентрацию вблизи возникающего транскрипта.
  2. кинетическая связь
    • Скорость транскрипта может оказывать глубокое влияние на сворачивание РНК и сборку комплексов РНК-белок.
  3. аллостерический
    • контакт между комплексом элонгации pol II и факторами процессинга мРНК может аллостерически ингибировать или активировать факторы процессинга мРНК.
  1. ^ Мандель Ч.Р., Бай Ю, Тонг Л. (апрель 2008 г.). «Белковые факторы в процессинге 3'-конца пре-мРНК» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 65 (7–8): 1099–1122. дои : 10.1007/s00018-007-7474-3 . ПМЦ   2742908 . ПМИД   18158581 .
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж Шенеманн Л., Кюн У., Мартин Г., Шефер П., Грубер А.Р., Келлер В. и др. (ноябрь 2014 г.). «Восстановление CPSF, активного при полиаденилировании: распознавание сигнала полиаденилирования с помощью WDR33» . Гены и развитие . 28 (21): 2381–2393. дои : 10.1101/gad.250985.114 . ПМК   4215183 . ПМИД   25301781 .
  3. ^ Jump up to: а б с д Мерфи М.Р., Доймаз А., Клейман Ф.Е. (01.01.2021). «Динамика поли(А)-хвоста: измерение полиаденилирования, деаденилирования и длины поли(А)-хвоста». Ин Тянь Б (ред.). Методы энзимологии . Процессинг и метаболизм 3'-конца МРНК. Том. 655. Академик Пресс. стр. 265–290. дои : 10.1016/bs.mie.2021.04.005 . ISBN  9780128235737 . ПМК   9015694 . ПМИД   34183126 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Ши Ю, Мэнли Дж. Л. (май 2015 г.). «Конец сообщения: множественные взаимодействия белок-РНК определяют сайт полиаденилирования мРНК» . Гены и развитие . 29 (9): 889–897. дои : 10.1101/gad.261974.115 . ПМК   4421977 . ПМИД   25934501 .
  5. ^ Jump up to: а б с д Сунь Ю, Чжан Ю, Гамильтон К, Мэнли Дж. Л., Ши Ю, Уолц Т, Тонг Л (февраль 2018 г.). «Молекулярные основы распознавания сигнала полиаденилирования AAAUAAA человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (7): E1419–E1428. Бибкод : 2018PNAS..115E1419S . дои : 10.1073/pnas.1718723115 . ПМК   5816196 . ПМИД   29208711 .
  6. ^ Мандель Ч.Р., Канеко С., Чжан Х., Гебауэр Д., Ветантам В., Мэнли Дж.Л., Тонг Л. (декабрь 2006 г.). «Фактор полиаденилирования CPSF-73 представляет собой эндонуклеазу, процессирующую 3'-конец пре-мРНК» . Природа . 444 (7121): 953–956. Бибкод : 2006Natur.444..953M . дои : 10.1038/nature05363 . ПМЦ   3866582 . ПМИД   17128255 .
  7. ^ Jump up to: а б с Арора А., Геринг Р., Ло ХИ, Ло Дж., Моффат С., Талиаферро Дж. М. (2022). «Роль альтернативного полиаденилирования в регуляции субклеточной локализации РНК» . Границы генетики . 12 : 818668. doi : 10.3389/fgene.2021.818668 . ПМЦ   8795681 . ПМИД   35096024 .
  8. ^ Мурти К.Г., Мэнли Дж.Л. (ноябрь 1995 г.). «Субъединица человеческого фактора специфичности расщепления-полиаденилирования массой 160 кДа координирует образование 3'-конца пре-мРНК» . Гены и развитие . 9 (21): 2672–2683. дои : 10.1101/gad.9.21.2672 . ПМИД   7590244 .
  9. ^ Касаньаль А., Кумар А., Хилл Ч.С., Истер А.Д., Эмсли П., Деглиеспости Г. и др. (ноябрь 2017 г.). «Архитектура механизма процессинга 3'-конца эукариотической мРНК» . Наука . 358 (6366): 1056–1059. дои : 10.1126/science.aao6535 . ПМЦ   5788269 . ПМИД   29074584 .
  10. ^ Шимберг Г.Д., Михалек Дж.Л., Олуяди А.А., Родригес А.В., Зуккони Б.Е., Ной Х.М. и др. (апрель 2016 г.). «Фактор специфичности расщепления и полиаденилирования 30: РНК-связывающий белок цинкового пальца с неожиданным кластером 2Fe-2S» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (17): 4700–4705. Бибкод : 2016PNAS..113.4700S . дои : 10.1073/pnas.1517620113 . ПМЦ   4855568 . ПМИД   27071088 .
  11. ^ Jump up to: а б Бентли DL (июнь 2005 г.). «Правила взаимодействия: котранскрипционное рекрутирование факторов процессинга пре-мРНК». Современное мнение в области клеточной биологии . Ядро и экспрессия генов. 17 (3): 251–256. дои : 10.1016/j.ceb.2005.04.006 . ПМИД   15901493 .
  12. ^ Стампф Г., Домдей Х. (ноябрь 1996 г.). «Зависимость процессинга 3'-конца пре-мРНК дрожжей от CFT1: гомолога последовательности фактора связывания AAUAAA млекопитающих». Наука . 274 (5292): 1517–1520. Бибкод : 1996Sci...274.1517S . дои : 10.1126/science.274.5292.1517 . JSTOR   2892223 . ПМИД   8929410 . S2CID   34840144 .
  13. ^ Jump up to: а б Грубер А.Р., Мартин Г., Келлер В., Заволан М. (март 2014 г.). «Средства достижения цели: механизмы альтернативного полиаденилирования предшественников информационной РНК» . Междисциплинарные обзоры Wiley. РНК . 5 (2): 183–196. дои : 10.1002/wrna.1206 . ПМЦ   4282565 . ПМИД   24243805 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c58c72b0a3c7b419b4f0547aa155cb9d__1701179160
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c5/9d/c58c72b0a3c7b419b4f0547aa155cb9d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cleavage and polyadenylation specificity factor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)