Spliceosome

Spliceozomul  este o structură nucleară constând din molecule de ARN și proteine ​​care îndepărtează secvențele necodante ( introni ) din precursorii ARNm . Acest proces se numește splicing (din engleză  splicing  - splicing). Spliceozomul este alcătuit din cinci ARN nucleari mici (ARNs), iar fiecare dintre ei este asociat cu cel puțin șapte factori proteici, formând ribonucleoproteine ​​nucleare mici (snRNPs). SnRNP-urile conținute în spliceosome se numesc U1 , U2 ,U4 , U5 și U6 [1] .

Structura și mecanismul de îmbinare

Spliceozomul funcționează ca o mașină dinamică complexă: în sistemele in vitro , mai multe componente ale spliceozomului se asamblează pe precursorul ARNm (pre-ARNm) și își îndeplinesc sarcinile, după care pleacă, dând loc următoarelor componente [2] .

În timpul îmbinării, recunoașterea limitei de îmbinare 5’, a regiunii punctului de ramificare și a limitei 3’ este determinată în mare măsură de împerecherea bazelor în moleculele snARN și secvențele consens din pre-ARNm. La începutul îmbinării, U1 se leagă complementar de limita de legare 5’, iar proteina BBP ( proteina de legare a punctului de ramificare) și U2AF  (factorul auxiliar U2) recunosc viitorul punct de ramificare. Apoi, U2 snRNP înlocuiește BBP și U2AF prin legarea complementară la secvența consens a regiunii punctului de ramificare. Legarea U2 la un punct de ramificare face ca adenina nepereche corespunzătoare să iasă din regiunea pereche, prin care este activată să reacţioneze cu limita de îmbinare 5'. Această adenină va deveni punctul de ramificare. Prezența reziduurilor de pseudouridină în U2 aproape opus regiunii de ramificare duce la o modificare a configurației legăturilor ARN-ARN în timpul legării la U2. Aceste modificări structurale induse de pseudouridină plasează grupul 2’-OH al adenozinei extinse în poziție pentru a permite prima etapă de splicing [3] . Triplul snRNP U4/U6•U5 intră apoi în reacție, în care U4 și U6 sunt ținute împreună prin legarea complementară. Complexul U1, U2, U4, U5 și U6 se numește complex B. U5 interacționează cu secvențele de la capetele 5’ și 3’ ale regiunii de splicing datorită buclei snRNA invariante care face parte din aceasta [4] . Componentele proteice ale U5 interacționează cu regiunea 3’ a locului de îmbinare [5] . Spliceozomul suferă o serie de rearanjamente care creează locul activ al spliceozomului și plasează pre-ARNm pentru prima reacție a fosforil transferază. Intronul capătă o formă caracteristică de laso. Mai au loc câteva rearanjamente, în urma cărora legăturile dintre U4 și U6 se rup, iar U4 pleacă. U6 eliberat înlocuiește U1 la limita 5’-splicing și formează un situs activ pentru a doua reacție fosforil transferază, în timpul căreia capetele exonului sunt unite și intronul este excizat. Complexul U2, U5 și U6 se numește complex B*, iar complexul care există între existența complexului B* și excizia intronului se numește complex C. U5 [6] [7] este necesar pentru îmbinarea exonilor .

Deși reacțiile de îmbinare în sine nu necesită ATP , acesta este necesar pentru asamblarea și rearanjarea spliceozomului. De exemplu, ATP este folosit de unele proteine ​​spliceosome pentru a rupe legăturile ARN-ARN. De fapt, toate etapele, cu excepția aterizării BBP pe punctul de ramificare și U1 pe site-ul de splicing 5', necesită hidroliza ATP și participarea unor proteine ​​suplimentare (pentru un eveniment de splicing, sunt necesare cel puțin 200 de proteine, inclusiv proteine ​​snRNP ) [8] .

După terminarea splicing-ului, spliceosomul direcționează un set de proteine ​​care se leagă de ARNm în apropierea poziției ocupate anterior de intron. Aceste proteine ​​sunt numite complex de joncțiune a exonilor (EJC ) [  8 ] .

Spliceosome mic

În plus față de spliceosome mare dependent de U2, există un spliceosome mic dependent de U12 ( engleză  minor spliceosome ). Micul spliceosome este prezent la majoritatea eucariotelor , dar îmbină doar aproximativ 0,5% din introni. Astfel de introni se îmbină oarecum mai puțin eficient decât intronii mari de spliceosome și se așteaptă să limiteze expresia genelor corespunzătoare . În comparație cu intronii normali, care au capete GT-AG și un situs de îmbinare 5' conservat scăzut, intronii mici de spliceozom au situsuri de îmbinare 5' conservate și capete AT-AC. SnRNP-urile spliceosome mici includ patru snRNA specifice U11 , U12 , U4atac și U6atac precum și snRNA U5 comune ambelor tipuri de spliceozomi [9] . Figura din stânga arată principalele diferențe în funcționarea spliceosoms-urilor mari și mici.

Semnificație clinică

Mutațiile diferitelor componente ale spliceozomului și tulburările corespunzătoare acestora conduc adesea la dezvoltarea sindroamelor mielodisplazice [10] [11] , precum și a diferitelor tipuri de cancer și neuropatologii [12] . În acest sens, candidații pentru medicamentele anticancerigene sunt molecule mici care pot modula activitatea spliceozomului [13] . Sindromul Taybi- Linder este asociat cu mutații în ARNsn, care face parte din micul spliceosome [ 14] . 

Note

1. ↑ Alberts și colab., 2013 , p. 537.
2. ↑ Alberts și colab., 2013 , p. 538.
3. ↑ Newby MI , Greenbaum NL Sculptarea motivului de recunoaștere a site-ului ramificației spliceosomal de către o pseudouridină conservată.  (Engleză)  // Nature structural biology. - 2002. - Vol. 9, nr. 12 . - P. 958-965. doi : 10.1038 / nsb873 . — PMID 12426583 .
4. ^ Newman AJ , Teigelkamp S. , Beggs JD Interacțiuni snRNA la site-urile de îmbinare 5’ și 3’ monitorizate prin reticulare fotoactivată în spliceosomi de drojdie. (engleză)  // RNA (New York, NY). - 1995. - Vol. 1, nr. 9 . - P. 968-980. — PMID 8548661 .  
5. ↑ Chiara MD , Palandjian L. , Feld Kramer R. , Reed R. Dovezi că U5 snRNP recunoaște site-ul de îmbinare 3’ pentru etapa II catalitică la mamifere.  (engleză)  // Jurnalul EMBO. - 1997. - Vol. 16, nr. 15 . - P. 4746-4759. - doi : 10.1093/emboj/16.15.4746 . — PMID 9303319 .
6. ↑ Alberts și colab., 2013 , p. 538-540.
7. ↑ Nguyen TH , Galej WP , Fica SM , Lin PC , Newman AJ , Nagai K. CryoEM structures of two spliceosomal complexes: starter and desert at the spliceosome feast.  (Engleză)  // Opinie actuală în biologia structurală. - 2016. - Vol. 36. - P. 48-57. - doi : 10.1016/j.sbi.2015.12.005 . — PMID 26803803 .
8. ↑ 1 2 Alberts et al., 2013 , p. 540.
9. ↑ Turunen JJ , Niemelä EH , Verma B. , Frilander MJ Celălalt semnificativ: splicing prin spliceosome minor.  (engleză)  // Recenzii interdisciplinare Wiley. ARN. - 2013. - Vol. 4, nr. 1 . - P. 61-76. - doi : 10.1002/wrna.1141 . — PMID 23074130 .
10. ↑ Sun C. , Wang J. , Zhou X. Research Progress on Spliceosome Mutations in Hematopoietic Mignancy  (chineză)  // Zhongguo shi yan xue ye xue za zhi. - 2016. - Vol. 24,第3数. - P. 925-929. — PMID 27342535 .
11. ↑ Brierley CK , Steensma DP Targeting Splicing in the Treatment of Myelodysplastic Syndromes and Other Myeloid Neoplasms.  (Engleză)  // Rapoarte curente de malignitate hematologică. - 2016. - doi : 10.1007/s11899-016-0344-z . — PMID 27492253 .
12. ↑ Chabot B. , Shkreta L. Defective control of pre-messenger ARN splicing in human disease.  (Engleză)  // Jurnalul de biologie celulară. - 2016. - Vol. 212, nr. 1 . - P. 13-27. - doi : 10.1083/jcb.201510032 . — PMID 26728853 .
13. ^ Effenberger KA , Urabe VK , Jurica MS Îmbinarea modulantă cu inhibitori moleculari mici ai spliceozomului.  (engleză)  // Recenzii interdisciplinare Wiley. ARN. - 2016. - doi : 10.1002/wrna.1381 . — PMID 27440103 .
14. ↑ Putoux A. , Alqahtani A. , Pinson L. , Paulussen AD , Michel J. , Besson A. , Mazoyer S. , Borg I. , Nampoothiri S. , Vasiljevic A. , Uwineza A. , Boggio D. , Campion F . , de Die-Smulders CE , Gardeitchik T. , van Putten WK , Perez MJ , Musizzano Y. , Razavi F. , Drunat S. , Verloes A. , Hennekam R. , Guibaud L. , Alix E. , Sanlaville D. , Lesca G. , Edery P. Rafinarea spectrului fenotipic și mutațional al sindromului Taybi-Linder.  (engleză)  // Genetica clinică. - 2016. - Vol. 90, nr. 6 . - P. 550-555. - doi : 10.1111/cge.12781 . — PMID 27040866 .

Literatură

• B. Alberts, A. Johnson, D. Lewis și colab.. Biologia moleculară a celulei: în 3 volume. - M. - Izhevsk: Centrul de Cercetare „Dinamica obișnuită și haotică”, Institutul de Cercetare Calculatoare, 2013. - V. 1. - 808 p. - ISBN 978-5-4344-0112-8 .
• Papasaikas P. , Valcárcel J. Spliceosome: The Ultimate ARN Chaperone and Sculptor.  (engleză)  // Tendințe în științe biochimice. - 2016. - Vol. 41, nr. 1 . - P. 33-45. - doi : 10.1016/j.tibs.2015.11.003 . — PMID 26682498 .
• Galej, W. P. (2018). Studii structurale ale spliceozomului: perspective trecute, prezente și viitoare . Tranzacții ale Societății Biochimice, BST20170240. doi : 10.1042/BST20170240