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.

Зміст

Сплайсинг РНК [ред.]

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.]

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.]

Посилання [ред.]

  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.]

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


Сахарин Це незавершена стаття з молекулярної біології.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.
Отримано з http://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Сплайсосома&oldid=12180335