Сплайсосома

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Сплайсосома — структура, що складається з молекул РНК і білків і що здійснює видалення некодуючих послідовностей (інтронів) з попередників мРНК. Цей процес називається сплайсингом (від англ. splicing — зрощення). Сплайсосому складають п'ять малих ядерних рибонуклеопротеїнів (мяРНП, у їх склад входять мяРНК) і деяка кількість додаткових білкових факторів.

мяРНП, що містяться в сплайсосомі, називаються U1, U2, U4, U5 і U6. Вони беруть участь в багатьох взаємодіях між молекулами РНК, а також між РНК і білками. РНК-частина мяРНП багата урацилом.

У загальному випадку збірка сплайсосоми відбувається заново для кожної мРНК-попередника (пре-мРНК). Молекула пре-мРНК обов'язково містить специфічні фрагменти послідовності, що розпізнаються під час збірки сплайсосоми. Це 5'-кінець, послідовність точки відгалуження, поліпирімідинова ділянка і 3'-кінець.

Сплайсосома каталізує видалення проміжних послідовностей і з'єднання сусідніх екзонів. Інтрони зазвичай визначаються по наявності послідовності GU на 5'-кінці і послідовностей AG на 3'-кінці. 3'-кінець може бути також визначений по ланцюжку поліпіримідинів різної довжини, званої поліпіримідиновим трактом (ППТ). ППТ виконують функцію скріплення факторів з 3'-кінцем, а також, можливо, зв'язування факторів з послідовністю точки відгалуження (ПТВ). ПТВ, у свою чергу, містить багато аденіну, потрібного для початку сплайсинга.

Група менш поширених мяРНП — U11, U12, U4atac і U6atac — входить разом з U5 в склад малої сплайсосоми, що виконє сплайсинг рідкісних інтронов пре-мРНК, званих інтронамі типу U12.

Сплайсинг РНК[ред.ред. код]

Докладніше: Сплайсинг

Робота Шарпа і Робертса, опублікована в 1977 році, показала, що гени вищих організмів «розсіяні», тобто зберігаються в декількох різних ділянках ДНК[1][2]. Кодуючі відрізки гена перемежаються з некодуючою ДНК, яка не використовується при експресії генів. «Розсіяна» структура гена була виявлена, коли аденовірусна мРНК була схрещена з фрагментами моноспіралі ДНК, що залишилася після дії ендонуклеази[1]. Після такого схрещування з'ясувалося, що мРНК-ділянки цих гібридних молекул мРНК-ДНК містять 5'- і 3'-кінці ділянок, що не мали воднемих зв'язків. Довші відрізки ДНК при гібридизації закільцевувалися і утворювали відгалуження. Стало ясно, що ці закілецовані ділянки, що містять непотрібні послідовності, витягуються з пре-мРНК в результаті процесу, який і був названий «сплайсингом». Згодом було також з'ясовано, що така розсіяна структура украй широко поширена серед еукаріотичних генів.

Альтернативний сплайсинг, під час якого відбувається рекомбінація екзонов — головне джерело генетичного різноманіття у еукаріотів. Змінному зрощенню зазвичай приписувалася роль причини малої кількості генів в геномі людини. Оцінка їх кількості впродовж багатьох років мінялася, максимальна ж кількість прогнозувалася на рівні 100 тисяч. Проте завдяки проекту Геному людини (англ. Human Genome Project) стало відомо, що їх кількість близька до 30 000.

Збірка сплайсосоми[ред.ред. код]

Канонічна модель формування активної області сплайсосоми є впорядкованим покроковим процесом з'єднання одиниць мяРНП на підкладці пре-мРНК. Під час первинного розпізнавання пре-мРНК відбувається зв'язування мярРНП U1 з 5'-стиком пре-мРНК, а також формування з інших білкових факторів фіксаційного комплексу або раннього комплексу (Е-комплексу) для ссавців[3][4]. Фіксаційний комплекс — АТФ-незалежна формація, що утримує пре-мРНК для здійснення сплайсингу[5].

Малий ядерний рібонуклеопротєїн U2 зв'язується з областю відгалуження за рахунок взаємодії з компонентом Е-комплексу U2AF (допоміжним фактором мяРНП U2) і, можливо, з U1. В результаті АТФ-залежної реакції U2 утворює міцний зв'язок з послідовністю точки відгалуження (ПТВ), тим самим формуючи комплекс А. Подвійний зв'язок між U2 і областю відгалуження пре-мРНК витягує аденін з ланцюжка, що відгалужується[6]. Присутність в U2 псевдоурідинових залишків практично напроти області відгалуження приводить до зміни конфігурації зв'язків РНК-РНК під час зв'язування з U2. Ці зміни структури, викликані псевдоурідином, поміщають 2-OH-групу витягнутого аденіну в положення, що дозволяє зробити перший крок сплайсингу[7].

U4, U5 і U6, що зв'язуються з утворенням більшого потрійного мяРНП, зв'язуються із сплайсосомою, що збирається, і формують комплекс В, який після деяких проміжних перегруповувань субодиниць перетворюється на комплекс C — власне сплайсосому, яка приступає до каталізу сплайсингу[8][9].

Неясно, яким чином потрійний мяРНП U4-U5-U6 зв'язується з комплексом А. Цей процес може бути опосередуваним взаємодією між білками, так само як і взаємодіями між нуклеотидами мяРНК, що входять до складу U2 і U6.

U5 взаємодіє з послідовностями на 5'- і 3'-кінцях сплайсингової ділянки за рахунок інваріантної петлі мяРНК, що входить до його складу[10]. Білкові компоненти U5 взаємодіють з 3-регіоном сплайсингової ділянки[11].

Після зв'язування з потрійним мяРНП і перед початком сплайсингу в сплайсосомі відбувається безліч змін конфігурації зв'язків РНК-РНК. Ці зміни продовжуються сплайсосові, що вже почала роботу. Багато взаємодій між РНК є взаємовиключними, проте досі неясно, що викликає ці взаємодії і завдяки чому дотримується їх порядок.

Перше перетворення — це, можливо, зсув U1 з 5’-кінця сплайсингового ділянки і виникнення там зв'язку з U6. Відомо, що U1 слабо пов'язаний з тією, що діє сплайсосомой[12], а також є інгібітором для утворення зв'язку між U6 і 5-концом (показано на прикладі короткого ланцюжка РНК, 5-экзон, що містить, і 5-конец сплайсингового участка[13]).

Зв'язування U2 з ПТВ — ще один приклад взаємодії між РНК і білками. При зв'язуванні U2 із сплайсосомою, білок Е-комплексу SF1, що зв'язується з ділянкою відгалуження, витісняється, оскільки наявність U2 виключає його зв'язування з цією ділянкою. Усередині самого U2 також відбуваються деякі взаємовиключні зміни конфігурації. Наприклад, в його активній формі, виникає шпилька IIa, а неактивній же формі домінує взаємодія між шпилькою і подальшою ділянкою ланцюжка[9].

Неясно, за рахунок чого U4 відділяється від U6. Вважається, що в збірці сплайсосоми бере участь декілька геліказ, які можуть розкручувати РНК в зв'язці U4-U6 і таким чином спрощувати формування зв'язку U2-U6.

Зв'язки між шпильками I і II в мяРНП U4 і U6 розриваються, і ділянка шпильки II U6, що звільнилася, згортається сама на собі з утворенням внутрішньомолекулярної шпильки. Після цього потреба в U4 відпадає. Ділянка шпильки I U6, що звільнилася, зв'язується з мяРНК U2 з утворенням U2-U6-спіралі I. Структура спіралі I, проте, взаїмоїсьключна з 3'-половиною ділянки внутрішньої 5’-шпильки мяРНК U2.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  1. а б Berget et al., 1977
  2. Chow et al., 1977
  3. Jamison et al., 1992
  4. Seraphin and Rosbash, 1989
  5. Legrain et al., 1988
  6. Query et al., 1994
  7. Newby and Greenbaum, 2002
  8. Burge et al., 1999
  9. а б Staley and Guthrie, 1998
  10. Newman et al., 1995
  11. Chiara et al., 1997
  12. Moore et al., 1993
  13. Konforti et al., 1993
  • Chapter 12, pp 311 7th ed, Vishal.
  • Alberts, Bruce. Bray, Dennis. Hookin, Karen. Johnson, Alexander, Lewis, Julian, Raff, Martin, Roberts, Keith. Walter, Peter. essential cell biology Second edition, GS Garland Science, Taylor & Francis Group, NEW YORK AND LONDON.

Зовнішні посилання[ред.ред. код]

  • Стаття використовує матеріали статті Російської Вікіпедії Сплайсосома.
  • Nilsen T The spliceosome: the most complex macromolecular machine in the cell? // Bioessays, 25 (2003) (12) С. 1147-9. — PMID 14635248.


Сахарин Це незавершена стаття з молекулярної біології.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.