Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сплайсосомная РНК U2
RF00004.jpg
Идентификаторы
СимволU2
РфамRF00004
Прочие данные
Тип РНКДжин ; мяРНК ; сращивание
Домен (ы)Эукариоты
ИДТИGO: 0000370 GO: 0045131 GO: 0005686
ТАКТАК: 0000392
Структуры PDBPDBe

Сплайсосомные мяРНК U2 представляют собой разновидности молекул малых ядерных РНК ( мяРНК ), обнаруженных в основном сплайсосомном (Sm) аппарате практически всех эукариотических организмов. In vivo U2 snRNA вместе со связанными с ней полипептидами собираются с образованием малого ядерного рибонуклеопротеина U2 ( snRNP ), важного компонента главного сплайсосомного комплекса. [1] Основной путь сплайсосомного сплайсинга иногда называют U2-зависимым, на основе класса интрона Sm, обнаруженного в первичных транскриптах мРНК, которые распознаются исключительно U2 snRNP на ранних стадиях сплайсосомной сборки. [2]Предполагается, что помимо U2-зависимого распознавания интронов, U2 snRNA также играет каталитическую роль в химии сплайсинга пре-РНК. [3] [4] Подобно рибосомным РНК ( рРНК ), Sm snRNA должны опосредовать как РНК: РНК, так и РНК: белковые контакты и, следовательно, эволюционировали специализированные, высококонсервативные, первичные и вторичные структурные элементы для облегчения этих типов взаимодействий. [5] [6]

Вскоре после открытия Шарпом и Робертсом того , что первичные транскрипты мРНК содержат длинные некодирующие промежуточные последовательности ( интроны ) [7] [8], Джоан Стейтц начала работу по характеристике биохимического механизма вырезания интронов. [9] Любопытное наблюдение, что последовательность, обнаруженная в 5´ области мяРНК U1, демонстрирует обширную комплементарность спаривания оснований с консервативными последовательностями через 5´ сплайсинговые соединения в транскриптах hnRNA, вызвало предположение, что некоторые мяРНК могут участвовать в распознавании границ сайтов сплайсинга через РНК : Контакты РНК. [9] Только недавно атомные кристаллические структуры продемонстрировали, что первоначальная гипотеза действительно верна, даже если сложность этих взаимодействий не была полностью осознана в то время. [5] [6] [10]

Элементы распознавания мяРНК U2 [ править ]

У Saccharomyces cerevisiae мяРНК U2 ассоциирована с 18 полипептидами , семь из которых являются структурными белками, общими для всех мяРНП класса Sm. [11] Эти неспецифические структурные белки связываются с Sm snRNA через высококонсервативную последовательность распознавания (AU n G, n = 4-6), расположенную внутри РНК, называемую Sm-связывающими сайтами. [12] Два других белка, A´ и B´´, являются U2-специфичными и требуют структурных элементов, уникальных для U2 snRNA, а именно двух петель 3´ ствола, для сборки snRNP. [11] Белковые комплексы из трех субъединиц SF3a и из шести субъединиц SF3b также связываются с U2 snRNA. [13]

U2 snRNA участвует в распознавании интрона через 7-12 нуклеотидную последовательность между 18-40 нуклеотидами выше 3´ сайта сплайсинга, известного как последовательность точки ветвления (BPS). [1] [2] У дрожжей консенсусный BPS составляет 7 нуклеотидных остатков в длину, а комплементарная последовательность распознавания в U2 snRNA составляет 6 нуклеотидов. Образование дуплекса между этими двумя последовательностями приводит к выпячиванию консервативного остатка аденозина в положении 5 BPS. Выпуклый остаток аденозина принимает конформацию C3´-endo [14], которая с помощью факторов сплайсинга Cwc25, Yju2 и Isy1 выравнивает 2´ ОН для внутренней атаки атома фосфора на 5´ сайт сплайсинга. [15]Нуклеофильная атака инициирует первую из двух последовательных реакций переэтерификации, которая сплайсирует интрон - через необычный 2´-5´-3´ связанный промежуточный лариат, где вторая переэтерификация включает лигирование двух фланкирующих экзонов.

Первичная и вторичная структура [ править ]

Хотя длина последовательности мяРНК U2 может варьироваться на порядок величины у всех эукариотических организмов, все мяРНК U2 содержат множество филогенетически постоянных областей, особенно в пределах первых 80 нуклеотидов ниже 5´ конца, где 85% положений консервативны. [16] Более того, некоторые вторичные структурные элементы также являются консервативными, включая петли ствола I, II, III, IV и некоторые одноцепочечные области, связывающие эти домены. [16] [17] Стеблевая петля II в дрожжевой U2 snRNA, содержит необычную пару оснований GA с разрезом, ведущую в характерный мотив петли U-поворота, который имеет геометрическую конформацию, аналогичную конформации антикодонных петель тРНК . [5]Все мяРНК U2 имеют концевую стволовую петлю (IV) со спиралью из 10-16 пар оснований и консервативную петлю из 11 нуклеотидов с консенсусной последовательностью 5´-UYGCANUURYN-3´. [16]

МнРНК U2 являются наиболее модифицированными из всех малых ядерных РНК. [18] Хотя точное расположение этих посттранскрипционных модификаций может варьироваться от организма к организму, новые данные указывают на то, что существует сильная корреляция между модификацией U2 snRNA и биологической функцией. [18] Модификации включают преобразование некоторых остатков уридина в псевдоуридин , 2´-O-метилирование, метилирование азотистых оснований и преобразование 5´-монометилированного гуанозинового кэпа в 2,2,7-триметилированный гуанозиновый кэп. [18] Многие из этих модификаций находятся в 27-нуклеотидной области на 5´ конце молекулы. [18]

Конформационная динамика [ править ]

Сплайсосома представляет собой динамическую молекулярную машину , которая проходит несколько конформационные перестройки всей сборки и сплайсинга. Хотя многие из биохимических деталей, окружающих сплайсосомные перестройки, остаются неясными, недавние исследования визуализировали образование критического складчатого комплекса между U2 и U6 snRNAs, немедленно переходящего к первой стадии реакции сплайсинга. [19] [6] Это событие сворачивания способствует образованию четырехспирального соединения, которое, как полагают, обеспечивает каркас для критических компонентов активного сайта, включая выравнивание сайта сплайсинга 5´ с аденозином в точке ветвления для инлайн-атаки со стороны 2´ OH и координирующие два Mg 2+ионы для стабилизации образования отрицательного заряда на следующих этапах. [19]

Эволюционное происхождение [ править ]

Примечательной характеристикой складки U2-U6 является ее структурное сходство со структурой домена V в самосплайсинговых интронах группы II . [6] [3] Триада AGC, обнаруженная в мяРНК U6, консервативна в интронах группы II и, как было обнаружено, также способствует тем же взаимодействиям третичного стэкинга. [6] Образование пары колебаний GU на ранней стадии сворачивания U2-U6 также наблюдается при образовании каталитического ядра интронов группы II. [19] Наконец, вполне вероятно, что сплайсосома использует тот же механизм двухметаллических ионов, что и интроны группы II, учитывая структурную сохранность сайтов связывания металлов, обнаруженных в пределах U2-U6 складки. [3] Степень сохранения как вторичной, так и третичной структуры между интронами группы II и складкой U2-U6 в активном центре сплайсосомы убедительно указывает на то, что интроны группы II и сплайсосома имеют общее эволюционное происхождение.

См. Также [ править ]

  • Сплайсосома
  • Малая ядерная РНК
  • Сплайсосомная РНК U1

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Наука о гирляндах. ISBN 978-0815332183.
  2. ^ a b Нельсон Д.Л., Кокс М.М., Ленингер А.Л. (2013). Принципы биохимии Ленингера (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9781429234146. OCLC  824794893 .
  3. ^ a b c Fica SM, Tuttle N, Novak T, Li NS, Lu J, Koodathingal P, Dai Q, Staley JP, Piccirilli JA (ноябрь 2013 г.). «РНК катализирует сплайсинг ядерной пре-мРНК» . Природа . 503 (7475): 229–34. Bibcode : 2013Natur.503..229F . DOI : 10,1038 / природа12734 . PMC 4666680 . PMID 24196718 .  
  4. ↑ Shi Y (август 2017). «Сплайсосома: белковый металлорибозим» . Журнал молекулярной биологии . 429 (17): 2640–2653. DOI : 10.1016 / j.jmb.2017.07.010 . PMID 28733144 . 
  5. ^ a b c Столлинг, Сара С; Мур, Питер Б. (1997). «Структура важного элемента сплайсинга: петля ствола IIa из дрожжевой мРНК U2». Структура . 5 (9): 1173–1185. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (97) 00268-2 . ISSN 0969-2126 . PMID 9331416 .  
  6. ^ а б в г д Берк Дж. Э., Сашитал Д. Г., Цзо X, Ван YX, Butcher SE (апрель 2012 г.). «Структура дрожжевого комплекса мяРНК U2 / U6» . РНК . 18 (4): 673–83. DOI : 10,1261 / rna.031138.111 . PMC 3312555 . PMID 22328579 .  
  7. ^ Berget С.М., Мур C, Sharp PA (август 1977). «Сплайсированные сегменты на 5'-конце поздней мРНК аденовируса 2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (8): 3171–5. Bibcode : 1977PNAS ... 74.3171B . DOI : 10.1073 / pnas.74.8.3171 . PMC 431482 . PMID 269380 .  
  8. ^ Chow LT, Gelinas RE, брокер TR, Робертс RJ (сентябрь 1977). «Удивительное расположение последовательностей на 5'-концах матричной РНК аденовируса 2». Cell . 12 (1): 1–8. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (77) 90180-5 . PMID 902310 . S2CID 2099968 .  
  9. ^ a b Лернер М.Р., Бойл JA, Mount SM, Wolin SL, Steitz JA (январь 1980 г.). «Участвуют ли snRNP в сплайсинге?». Природа . 283 (5743): 220–4. Bibcode : 1980Natur.283..220L . DOI : 10.1038 / 283220a0 . PMID 7350545 . S2CID 4266714 .  
  10. ^ Perriman R, Ares M (май 2010). «Инвариантные нуклеотиды мяРНК U2 образуют стеблевую петлю для распознавания интрона на ранней стадии сплайсинга» . Молекулярная клетка . 38 (3): 416–27. DOI : 10.1016 / j.molcel.2010.02.036 . PMC 2872779 . PMID 20471947 .  
  11. ^ a b Pan ZQ, Prives C (декабрь 1989 г.). «Последовательности мяРНК U2, которые связывают U2-специфические белки, незаменимы для функции мяРНП U2 при сплайсинге» . Гены и развитие . 3 (12A): 1887–98. DOI : 10,1101 / gad.3.12a.1887 . PMID 2559872 . 
  12. ^ Mattaj IW, Habets WJ, ван Venrooij WJ (май 1986). «Моноспецифические антитела раскрывают детали структуры мяРНП U2 и взаимодействия между мяРНП U1 и U2» . Журнал EMBO . 5 (5): 997–1002. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1986.tb04314.x . PMC 1166893 . PMID 2941274 .  
  13. ^ Джимбовский, Анджей; Вентура, Ана-Паула; Руц, Бертольд; Каспари, Фридерике; Faux, Селин; Халганд, Фредерик; Лапревот, Оливье; Серафин, Бертран (2004-12-08). «Протеомный анализ идентифицирует новый комплекс, необходимый для удержания и сплайсинга ядерной пре-мРНК» . Журнал EMBO . 23 (24): 4847–4856. DOI : 10.1038 / sj.emboj.7600482 . ISSN 0261-4189 . PMC 535094 . PMID 15565172 .   
  14. ^ Берглунд JA, Rosbash M, Schultz SC (май 2001). «Кристаллическая структура модельного дуплекса точки ветвления-U2 мяРНК, содержащего выпуклые аденозины» . РНК . 7 (5): 682–91. DOI : 10.1017 / S1355838201002187 . PMC 1370120 . PMID 11350032 .  
  15. ^ Galej, Wojciech P .; Wilkinson, Max E .; Fica, Sebastian M .; Обридж, Крис; Ньюман, Эндрю Дж .; Нагай, Киёси (8 сентября 2016 г.). «Крио-ЭМ структура сплайсосомы сразу после разветвления» . Природа . 537 (7619): 197–201. Bibcode : 2016Natur.537..197G . DOI : 10,1038 / природа19316 . ISSN 1476-4687 . PMC 5156311 . PMID 27459055 .   
  16. ^ a b c Гатри С., Паттерсон Б. (1988). «Сплайсосомные мяРНК». Ежегодный обзор генетики . 22 : 387–419. DOI : 10.1146 / annurev.ge.22.120188.002131 . PMID 2977088 . 
  17. ^ Кремер A (август 1987). «Анализ резистентных к РНКазе-А областей мРНК главного позднего предшественника аденовируса 2 в экстрактах сплайсинга показывает упорядоченное взаимодействие ядерных компонентов с субстратной РНК». Журнал молекулярной биологии . 196 (3): 559–73. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (87) 90032-5 . PMID 3681967 . 
  18. ^ a b c d Yu YT, Shu MD, Steitz JA (октябрь 1998 г.). «Модификации мяРНК U2 необходимы для сборки мяРНП и сплайсинга пре-мРНК» . Журнал EMBO . 17 (19): 5783–95. DOI : 10.1093 / emboj / 17.19.5783 . PMC 1170906 . PMID 9755178 .  
  19. ^ a b c Sashital DG, Cornilescu G, McManus CJ, Brow DA, Butcher SE (декабрь 2004 г.). «Сворачивание РНК U2-U6 показывает интроноподобный домен группы II и четырехспиральное соединение». Структурная и молекулярная биология природы . 11 (12): 1237–42. DOI : 10.1038 / nsmb863 . PMID 15543154 . S2CID 35368436 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ньюби М. И., Гринбаум Н. Л. (июнь 2001 г.). «Консервативная модификация псевдоуридина в эукариотической U2 snRNA вызывает изменение архитектуры сайтов ветвления» . РНК . 7 (6): 833–45. DOI : 10.1017 / S1355838201002308 . PMC  1370140 . PMID  11424937 .
  • Берглунд Дж. А., Росбаш М., Шульц С. К. (май 2001 г.). "Кристаллическая структура модельного дуплекса точки ветвления-U2 мяРНК, содержащего выпуклые аденозины" . РНК . 7 (5): 682–91. DOI : 10.1017 / S1355838201002187 . PMC  1370120 . PMID  11350032 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница для U2-сплайсосомальной РНК в Rfam
  • U2