Мессенджер РНП
Мессенджер РНП ( мессенджер рибонуклеопротеин ) представляет собой мРНК со связанными белками . мРНК не существует «голой» in vivo, но всегда связывается с различными белками во время синтеза, сплайсинга, экспорта и трансляции в цитоплазме. [1] [2]
РНП-мессенджеры были впервые обнаружены в лаборатории Александра С. Спирина в Москве, Россия, в 1964 году. Открытие было основано на исследовании экстрактов цитоплазмы эмбрионов рыб, где они обнаружили эти мРНП. мРНК эмбриона рыбы Это открытие было обнаружено после центрифугирования . Жидкость мРНК разделилась на две части, что заставило ученых задаться вопросом, что же отделено от мРНК от рибосом. Спирин и его коллеги проанализировали мРНК на предмет градиентов плотности CsCl и обнаружили, что части мРНК покрыты белками. Было обнаружено, что массовое соотношение мРНП составляет 1:3 (мРНК к белку). как информосомы . Таким образом, мРНП были обозначены в лаборатории [3]
В клетках млекопитающих обнаружены три основных информосомы: ядерные рибонуклеопротеины, цитоплазматические информосомы и полирибосомальные рибонуклеопротеины-мессенджеры. Исследователи выдвинули гипотезу, что основная роль информосом заключается в содействии транслокации мРНК из ядра в цитоплазму, защите мРНК от деградации и помощи в регуляции образования белков. [4]
Когда мРНК синтезируется РНК-полимеразой , эта возникающая мРНК уже связана с 5'-концевыми ферментами, кэпирующими 7-метилгуанозин РНК. Позже пре-мРНК связывается сплайсосомой, содержащей комплексы определения экзонов и интронов, а также белки и РНК, которые катализируют химические реакции сплайсинга. Джоан Стейтц , Майкл Лернер и его коллеги показали, что малые ядерные РНК (мяРНК) образуют комплексы с малыми ядерными рибонуклеарными белками (мяРНП). [5] Кристин Гатри и его коллеги показали, что специфические мяРНК, кодируемые единичными копиями генов в паре оснований дрожжей с пре-мРНК, управляют каждым этапом сплайсинга. [2] Сплайсированная мРНК связана с другим набором белков, которые помогают экспортировать из ядра в цитоплазму. У позвоночных экзон-экзонные соединения отмечены комплексами экзонных соединений , которые в цитозоле могут вызвать нонсенс-опосредованный распад , если соединение экзон-экзон находится более чем на 50-55 нт ниже стоп-кодона. [6]
Обучение и память
[ редактировать ]Как описано в обзоре 2022 года, [7] долговременная память использует мессенджер RNP.
Крысы с новой, сильной долговременной памятью из-за контекстуального обусловливания страхом снизили экспрессию около 1000 генов и увеличили экспрессию около 500 генов в гиппокампе через 24 часа после тренировки, таким образом демонстрируя модифицированную экспрессию 9,17% генома гиппокампа крысы. Снижение экспрессии генов было связано с метилированием этих генов, а гипометилирование было обнаружено для генов, участвующих в синаптической передаче и дифференцировке нейронов. [8]
Как описали Дойл и Киблер, [9] «В зрелом мозге локализация мРНК в дендритах полностью поляризованных нейронов выполняет особую функцию. Наличие определенного набора транскриптов и всего механизма трансляции в дендритных шипиках предполагает, что локальная трансляция может регулироваться в зависимости от активности».
Нейродегенеративные заболевания
[ редактировать ]Нейродегенеративные заболевания в гранулах РНП вызваны генетическими мутациями. Гранулы РНП хранят определенные типы мРНК под строгим трансляционным контролем, образуя при этом разные типы. Нейрональные гранулы РНП, связанные с РНК-связывающими белками, демонстрируют признаки развития нервной системы, нейродегенерации или нервно-психических расстройств. Примером одного из этих заболеваний может быть спинальная мышечная атрофия (СМА), которая поражает малый ядерный рибонуклеопротеин (мяРНП). Хотя это до сих пор неизвестно, все больше данных связывают нейродегенеративные заболевания с измененным гомеостазом гранул РНП, создавая концепцию заболеваний гипо- и гиперсборки РНП. Гиперсборка гранул РНП может быть вызвана двумя эффектами: один — мутациями в РНК-связывающем белке, а другой — расширением нуклеотидных повторов в РНК. Еще одно нейродегенеративное заболевание — боковой амиотрофический склероз (БАС), на которое влияет гиперсборка компонентов гранул РНП. Несмотря на то, что нейрональные клетки более восприимчивы к гипо- или гиперсборке компонентов РНП, все еще многое неизвестно с точки зрения полного мутационного процесса. [10]
Сборка и регуляция нейрональных гранул РНП с помощью гибких пространственно-временных механизмов, которые разделяют экспрессию генов. Передовые технологии, существующие сегодня, помогают раскрыть поведение нейрональных гранул РНП. было обнаружено Недавно в ходе исследования in vitro , что динамические свойства и структура этих гранул RNP являются текучими и образуются в результате разделения фаз жидкость-жидкость. [10] Посттрансляционная модификация (ПТМ) компонентов гранул позволяет модулировать аффинность связывания, которая может осуществлять как конденсацию, так и растворение.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Иероним, Хейли; Памела А. Сильвер (1 декабря 2004 г.). «Системный взгляд на биологию мРНП» . Гены и развитие . 18 (23): 2845–2860. дои : 10.1101/gad.1256904 . ISSN 0890-9369 . ПМИД 15574591 .
- ^ Jump up to: а б Бергкессель, Меган; Гвендолин М. Уилмс; Кристин Гатри (20 февраля 2009 г.). «SnapShot: Формирование мРНП» . Клетка . 136 (4): 794–794.e1. дои : 10.1016/j.cell.2009.01.047 . ISSN 0092-8674 . ПМИД 19239896 .
- ^ Спирин, Александр (март 1979 г.). «Мессенджер-рибонуклеопротеины (информосомы) и РНК-связывающие белки». Отчеты по молекулярной биологии – Springer Journals . 5 : 5 – через Springer Link.
- ^ Л. П. Овчинников, Т. Н. Власик, С. П. Домогацкий, Т. А. Серякова, А. С. Спирин (1979). «Эукариотические факторы трансляции и РНК-связывающие белки». Макромолекулы в функционирующей клетке : 111–129 - через Springer Link.
- ^ Лернер, Майкл Р.; Бойл, Джон А.; Маунт, Стивен М.; Волин, Сандра Л .; Стейтц, Джоан А. (январь 1980 г.). «Участвуют ли мяРНП в сплайсинге?». Природа . 283 (5743): 220–224. Бибкод : 1980Natur.283..220L . дои : 10.1038/283220a0 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 7350545 . S2CID 4266714 .
- ^ Люкке-Андерсен, Сорен; Дженсен, Торбен Хейк (23 сентября 2015 г.). «Бессмысленный распад мРНК: сложный механизм, формирующий транскриптомы» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 16 (11): 665–677. дои : 10.1038/nrm4063 . ISSN 1471-0080 . ПМИД 26397022 . S2CID 2693038 .
- ^ Бернштейн С (2022). «Метилирование ДНК и установление памяти» . Эпигенетические идеи . 15 : 25168657211072499. дои : 10.1177/25168657211072499 . ПМЦ 8793415 . ПМИД 35098021 .
- ^ Дюк К.Г., Кеннеди А.Дж., Гэвин К.Ф., Дэй Дж.Дж., Суэтт Дж.Д. (июль 2017 г.). «Эпигеномная реорганизация в гиппокампе, зависящая от опыта» . Изучите Мем . 24 (7): 278–288. дои : 10.1101/lm.045112.117 . ПМК 5473107 . ПМИД 28620075 .
- ^ Дойл М., Киблер М.А. (август 2011 г.). «Механизмы транспорта дендритной мРНК и ее роль в синаптическом мечении» . ЭМБО Дж . 30 (17): 3540–52. дои : 10.1038/emboj.2011.278 . ПМК 3181491 . ПМИД 21878995 .
- ^ Jump up to: а б Де Грав, Фабьен; Бесс, Флоренция (27 июня 2018 г.). «Нейрональные гранулы РНП: от физиологических к патологическим агрегатам». Биологическая химия . 399 (7): 623–635. дои : 10.1515/hsz-2018-0141 . ISSN 1437-4315 . ПМИД 29641413 . S2CID 4792650 .