SnRNP - snRNP - Wikipedia

snRNPs (произносится как «snurps»), или sторговый центр пнеясный рИбопucleoпroteins, находятся РНК -белковые комплексы которые сочетаются с неизмененными пре-мРНК и различные другие белки для образования сплайсосома, большой молекулярный комплекс РНК-белок, на котором сращивание из пре-мРНК происходит. Действие snRNP важно для удаления интроны из пре-мРНК, важный аспект посттранскрипционная модификация РНК, встречающейся только в ядро из эукариотические клетки.Кроме того, U7 snRNP вообще не участвует в сплайсинге, поскольку мяРНП U7 отвечает за процессинг 3'-петли пре-мРНК гистонов.[1]

Двумя важными компонентами snRNPs являются: белок молекулы и РНК. РНК, обнаруженная в каждой частице snRNP, известна как малая ядерная РНК, или же мяРНК, и обычно составляет около 150 нуклеотиды в длину. Компонент мяРНК мяРНП придает специфичность отдельным интронам посредством "признавая "последовательности критических сигналов сплайсинга на концах 5 'и 3' и сайт филиала интронов. МяРНК в мяРНП похожа на рибосомная РНК в том, что он непосредственно включает как ферментативную, так и структурную роль.

SnRNP были открыты Майкл Р. Лернер и Джоан А. Стейтц.[2][3]Томас Р. Чех и Сидни Альтман также сыграли роль в открытии, получив Нобелевскую премию по химии в 1989 году за независимое открытие того, что РНК может действовать как катализатор в развитии клеток.

Типы

По крайней мере пять различных типов snRNP присоединяются к сплайсосоме для участия в сращивание. Их можно визуализировать гель-электрофорез и по отдельности известны как: U1, U2, U4, U5 и U6. Их компоненты мяРНК известны, соответственно, как: U1 мяРНК, U2 мяРНК, U4 мяРНК, U5 мяРНК, и U6 мяРНК.[4]

В середине 1990-х было обнаружено, что существует вариантный класс snRNP, который помогает в сплайсинге класса интронов, обнаруживаемых только в многоклеточные животные, с высококонсервативными 5'-сайтами сплайсинга и сайтами ответвлений. Этот вариантный класс snRNP включает: U11 мяРНК, U12 мяРНК, U4atac мяРНК, и U6atac мяРНК. Хотя они разные, они выполняют те же функции, что и U1, U2, U4, и U6, соответственно.[5]

Дополнительно U7 snRNP изготовлен из Малая ядерная РНК U7 и ассоциированными белками, и участвует в процессинге 3'-стволовой петли пре-мРНК гистонов.[1]

Биогенез

Малые ядерные рибонуклеопротеины (snRNP) собираются в строго организованном и регулируемом процессе, который включает как ядро клетки и цитоплазма.[6]

Синтез и экспорт РНК в ядре

В РНК-полимераза II расшифровывает U1, U2, U4, U5 и менее обильный U11, U12 и U4atac (мяРНК ) приобретают m7G-cap, который служит сигналом экспорта. Ядерный экспорт опосредуется CRM1.

Синтез и хранение белков Sm в цитоплазме

В Sm белки синтезируются в цитоплазме рибосомы перевод Sm информационная РНК, как и любой другой белок. Они хранятся в цитоплазме в форме трех частично собранных кольцевых комплексов, все из которых связаны с белком pICln. Они представляют собой пентамерный комплекс 6S SmD1, SmD2, SmF, SmE и SmG с pICln, 2-4S комплекс SmB, возможно, с SmD3 и pICln и 20S метилосома, который представляет собой большой комплекс SmD3, SmB, SmD1, pICln и аргининметилтрансферазы-5 (PRMT5) белок. SmD3, SmB и SmD1 подвергаются посттрансляционная модификация в метилосоме.[7] Эти три белка Sm повторили аргинин -глицин мотивы в С-концы SmD1, SmD3 и SmB, а боковые цепи аргинина симметрично диметилированы до ω-Nграмм, NГРАММ'-диметил-аргинин. Было высказано предположение, что pICln, который присутствует во всех трех комплексах-предшественниках, но отсутствует в зрелых snRNP, действует как специализированный сопровождающий, предотвращая преждевременную сборку белков Sm.

Сборка основных snRNP в комплексе SMN

Смотрите также: LSm § Gemin6 и Gemin7

В мяРНК (U1, U2, U4, U5 и менее распространенные U11, U12 и U4atac) быстро взаимодействуют с SMN (выживание белка двигательного нейрона); закодировано SMN1 ген) и Gemins 2-8 (белки, связанные с Gem: БЛИЗНЕЦ2, БЛИЗНЕЦ3, БЛИЗНЕЦ4, БЛИЗНЕЦ 5, БЛИЗНЕЦ6, БЛИЗНЕЦ7, БЛИЗНЕЦ 8 ) образуя SMN комплекс.[8][9] Именно здесь мяРНК связывается с пентамером SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG с последующим добавлением димера SmD3-SmB для завершения кольца Sm вокруг так называемого См сайт мяРНК. Этот сайт Sm представляет собой консервативную последовательность нуклеотидов в этих мяРНК, обычно AUUUGUGG (где A, U и G представляют собой нуклеозиды аденозин, уридин и гуанозин, соответственно). После сборки кольца Sm вокруг мяРНК 5 'концевой нуклеозид (уже изменено на 7-метилгуанозин cap) гиперметилирован до 2,2,7-триметилгуанозина, а другой (3 ') конец мяРНК обрезан. Эта модификация и наличие полного Sm-кольца распознаются Snurportin 1 белок.

Окончательная сборка snRNPs в ядре

Завершенный коровый комплекс snRNP-snurportin 1 транспортируется в ядро ​​через белок импортин β. Внутри ядра основные snRNP появляются в Тела Кахала, где происходит окончательная сборка snRNPs. Он состоит из дополнительных белков и других модификаций, специфичных для конкретного snRNP (U1, U2, U4, U5). Биогенез мяРНП U6 происходит в ядре, хотя большие количества свободного U6 обнаруживаются в цитоплазме. В LSm кольцо может сначала собраться, а затем соединиться с U6 мяРНК.

Разборка snRNPs

SnRNP очень долговечны, но предполагается, что в конечном итоге они будут разобраны и деградированы. О процессе деградации известно немного.

Неисправная сборка

Неисправная функция выживаемость двигательного нейрона (SMN) в биогенезе snRNP, вызванном генетическим дефектом в SMN1 ген, который кодирует SMN, может объяснять патологию двигательного нейрона, наблюдаемую при генетическом заболевании. спинальная мышечная атрофия.[10]

Структуры, функции и организация

Несколько структур snRNP человека и дрожжей были определены с помощью криоэлектронная микроскопия и последующие анализ отдельных частиц.[11]Недавно структура ядра мяРНП U1 человека была определена с помощью Рентгеновская кристаллография (3CW1, 3PGW), за которой следует структура snRNP ядра U4 (2Y9A), которая дала первое понимание атомных контактов, особенно способа связывания белков Sm с сайтом Sm. Структура UsnRNA U6 была решена в комплексе со специфическим белком Prp24 (4N0T), а также структура его 3'-нуклеотиды связаны со специальным белковым кольцом Lsm2-8 (4M7A). В PDB коды для соответствующих структур указаны в скобках.[12][13]Структуры, определенные с помощью анализа с помощью электронной микроскопии одиночных частиц, следующие: человеческий U1 snRNP,[14] человеческий U11 / U12 ди-snRNP,[15]U5 snRNP человека, U4 / U6 ди-snRNP, U4 / U6 ∙ U5 tri-snRNP.[16]Дальнейший прогресс, определяющий структуру и функции мяРНП и сплайсосом, продолжается.[17]

Антитела против snRNP

Аутоантитела могут вырабатываться против собственных snRNP организма, в первую очередь антитела против Sm направлен против Sm белок тип snRNP конкретно в системная красная волчанка (СКВ).

Рекомендации

  1. ^ а б Schümperli, D .; Р.С. Пиллаи (2004-10-01). «Особая структура ядра Sm из мяРНП U7: далеко идущее значение малого ядерного рибонуклеопротеина» (PDF). Клеточные и молекулярные науки о жизни. 61 (19–20): 2560–2570. Дои:10.1007 / s00018-004-4190-0. ISSN  1420-682X. PMID  15526162.
  2. ^ Lerner MR, Steitz JA (ноябрь 1979 г.). «Антитела к малым ядерным РНК в комплексе с белками вырабатываются пациентами с системной красной волчанкой». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 76 (11): 5495–9. Bibcode:1979PNAS ... 76.5495R. Дои:10.1073 / pnas.76.11.5495. ЧВК  411675. PMID  316537.
  3. ^ Лернер М.Р., Бойл Дж. А., Маунт С.М., Волин С.Л., Стейтц Дж. А. (январь 1980 г.). «Участвуют ли snRNP в сплайсинге?». Природа. 283 (5743): 220–4. Bibcode:1980Натура 283..220л. Дои:10.1038 / 283220a0. PMID  7350545.
  4. ^ Уивер, Роберт Ф. (2005). Молекулярная биология, с.432-448. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN  0-07-284611-9.
  5. ^ Montzka KA, Steitz JA (1988). «Дополнительные малые ядерные рибонуклеопротеины человека с низким содержанием: U11, U12 и т. Д.». Proc Natl Acad Sci USA. 85 (23): 8885–8889. Bibcode:1988ПНАС ... 85.8885М. Дои:10.1073 / пнас.85.23.8885. ЧВК  282611. PMID  2973606.
  6. ^ Поцелуй Т (декабрь 2004 г.). «Биогенез малых ядерных РНП». J. Cell Sci. 117 (Pt 25): 5949–51. Дои:10.1242 / jcs.01487. PMID  15564372.
  7. ^ Meister G, Eggert C, Bühler D, Brahms H, Kambach C, Fischer U (декабрь 2001 г.). «Метилирование белков Sm комплексом, содержащим PRMT5 и предполагаемый фактор сборки U snRNP pICln». Curr. Биол. 11 (24): 1990–4. Дои:10.1016 / S0960-9822 (01) 00592-9. HDL:11858 / 00-001M-0000-0012-F501-7. PMID  11747828.
  8. ^ Паушкин С, Губиц А.К., Массне С, Дрейфус Дж. (Июнь 2002 г.). «Комплекс SMN, ассемблосома рибонуклеопротеидов». Curr. Мнение. Cell Biol. 14 (3): 305–12. Дои:10.1016 / S0955-0674 (02) 00332-0. PMID  12067652.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  9. ^ Йонг Дж, Ван Л., Дрейфус Дж. (Май 2004 г.). «Зачем клеткам машина для сборки РНК-белковых комплексов?». Тенденции Cell Biol. 14 (5): 226–32. Дои:10.1016 / j.tcb.2004.03.010. PMID  15130578.
  10. ^ Coady, Tristan H .; Лорсон, Кристиан Л. (2011). «SMN в спинальной мышечной атрофии и биогенезе snRNP». Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК. 2 (4): 546–564. Дои:10.1002 / wrna.76. PMID  21957043.
  11. ^ Старк, Хольгер; Райнхард Люрманн (2006). "Криоэлектронная микроскопия сплайсосомальных компонентов". Ежегодный обзор биофизики и структуры биомолекул. 35 (1): 435–457. Дои:10.1146 / annurev.biophys.35.040405.101953. PMID  16689644.
  12. ^ Померанц Круммель, Даниэль А .; Крис Обридж; Аделейн К. В. Люнг; Джейд Ли; Киёси Нагай (26 марта 2009 г.). «Кристаллическая структура сплайсосомного U1 snRNP человека при разрешении 5,5 [thinsp] A». Природа. 458 (7237): 475–480. Дои:10.1038 / природа07851. ISSN  0028-0836. ЧВК  2673513. PMID  19325628.
  13. ^ Вебер, Герт; Саймон Трович; Бертольд Кастнер; Райнхард Лурманн; Маркус К. Валь (15 декабря 2010 г.). «Функциональная организация ядра Sm в кристаллической структуре мяРНП U1 человека». EMBO J. 29 (24): 4172–4184. Дои:10.1038 / emboj.2010.295. ISSN  0261-4189. ЧВК  3018796. PMID  21113136.
  14. ^ Старк, Хольгер; Пракаш Дубе; Райнхард Лурманн; Бертольд Кастнер (25 января 2001). «Расположение РНК и белков в сплайсосомной малой ядерной частице рибонуклеопротеина U1». Природа. 409 (6819): 539–542. Bibcode:2001Натура.409..539S. Дои:10.1038/35054102. ISSN  0028-0836. PMID  11206553.
  15. ^ Golas, Monika M .; Бьорн Сандер; Синди Л. Уилл; Райнхард Люрманн; Хольгер Старк (18 марта 2005 г.). «Основные конформационные изменения в комплексе SF3b при интеграции в сплайсосомный ди-snRNP U11 / U12, выявленные с помощью электронной криомикроскопии». Молекулярная клетка. 17 (6): 869–883. Дои:10.1016 / j.molcel.2005.02.016. HDL:11858 / 00-001M-0000-0010-93F4-1. ISSN  1097-2765. PMID  15780942.
  16. ^ Сандер, Бьорн; Моника М. Голас; Евгений М. Макаров; Герой Брамса; Бертольд Кастнер; Райнхард Люрманн; Хольгер Старк (20 октября 2006 г.). «Организация основных сплайсосомных компонентов U5 snRNA Loop I и U4 / U6 Di-snRNP в U4 / U6.U5 Tri-snRNP, как обнаружено с помощью электронной криомикроскопии». Молекулярная клетка. 24 (2): 267–278. Дои:10.1016 / j.molcel.2006.08.021. HDL:11858 / 00-001M-0000-0010-93DC-C. ISSN  1097-2765. PMID  17052460.
  17. ^ Уилл, Синди Л .; Райнхард Люрманн (01.07.2011). «Структура и функция сплайсосом». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 3 (7): a003707. Дои:10.1101 / cshperspect.a003707. ЧВК  3119917. PMID  21441581.

внешняя ссылка