Complex de îmbinare a exonilor

Exon junction complex [1] ( în engleză  Exon junction complex, EJC ) este un complex proteic format pe pre- ARNm la joncțiunea a doi exoni care au fost conectați unul cu celălalt în timpul splicing -ului . EJC are un impact semnificativ asupra controlului calității translaționale și asupra localizării ARNm spliced ​​[2] . Se crede că complexul de joncțiune a exonilor oferă o memorie specifică poziției a evenimentului de îmbinare. EJC constă dintr-un nucleu heterotetrameric stabil care servește drept platformă de legare pentru alți factori implicați în reglarea ARNm post-transcripțională [2] . Core EJC constă din factorul de inițiere a translației eucariote eIF4A-III ( o helicază ARN care conține motivul DEAD-box ), care se leagă la un analog ATP , precum și proteine ​​suplimentare Magoh și Y14 [3] . În plus, EJC interacționează cu multe alte proteine , cum ar fi proteinele SR [4] . Se presupune că aceste interacțiuni joacă un rol important în compactarea ARNm [4] .

Compoziție

EJC conține mai multe proteine ​​cheie: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF , Magoh și altele [5] [6] [7] . RNPS1 poate funcționa ca un coactivator de îmbinare și, de asemenea, împreună cu Y14, este implicat în dezintegrarea mediată de nonsens (NMD) [8] [9] . Se presupune că SRm160 accelerează procesarea capătului 3’ al ARNm [10] [11] . Magoh facilitează probabil transportul ARNm în citoplasmă , în timp ce Aly este implicată în procesul de export al ARNm nuclear [12] [13] [14] . Aly este recrutat în complexul EJC de proteina UAP56 [15] , care funcționează ca un factor de splicing necesar pentru asamblarea spliceosome [16] . Proteina DEK este, de asemenea, o parte a EJC, dar este implicată și în multe alte procese: de la splicing la reglarea transcripției și a structurii cromatinei [17] [18] [19] .

Structura

Miezul complexului EJC se adună în jurul factorului de translație eIF4AIII. În forma asociată cu ARNm, acesta există în două conformații : deschis și închis. În stare închisă, cele două domenii ale acestei proteine ​​formează două situsuri de legare : pentru ARNm și pentru 5’-adenilil-β-imidodifosfat (ADPNP) [20] . În conformația deschisă, cele două domenii sunt rotite cu 160° față de pozițiile lor în conformația închisă. Proteinele Magoh și Y14 se leagă între ele, formând un heterodimer situat la polul EJC în fața capătului 5’ al ARNm [21] [22] [23] . Magoh se leagă de eIF4AIII prin reziduuri de aminoacizi care formează două elice α C-terminale și un capăt al unei foi mari β [20] . Reziduurile conservate în linkerul care conectează două domenii eIF4AIII formează punți de sare sau legături de hidrogen cu reziduuri în Magoh [20] . Y14 și eIF4AIII sunt legate printr-o legătură simplă, o punte de sare între Arg108 Y14 și Asp401 eIF4AIII [20] . Dacă apare o mutație în aceste reziduuri, atunci Magoh-Y14 nu se poate lega de eIF4AIII [24] .

Funcționare

În timpul splicing-ului în celulele eucariote, EJC se leagă de ARNm aproximativ 20-24 de nucleotide în amonte de joncțiunea exonului [25] [26] . Legarea EJC la ARNm nu depinde de secvența de nucleotide a acestuia din urmă [7] . EJC rămâne legat de ARNm pe măsură ce este exportat din nucleu în citoplasmă. Pentru ca ARNm să treacă prin porul nuclear , doi dimeri trebuie să se lege de acesta: NXF1 /TAP și NXT1 / p15 [27] . NXF1/TAP este un receptor cheie pentru exportul ARNm în citoplasmă, deoarece interacționează cu proteinele adaptoare legate de ARN și cu componentele complexului porilor nucleari [28] .

Rolul cheie al EJC este participarea la controlul calității ARNm, și anume în procesul de dezintegrare mediată de nonsens (NMD), care duce la distrugerea ARNm-urilor care conțin codoni stop prematuri . Când ARNm normal este tradus , ribozomul se leagă de transcript și începe să sintetizeze un lanț de aminoacizi. Când ajunge la complexul de joncțiune a exonului, îl deplasează și continuă translația până când se ajunge la codonul stop. Dacă ARNm conține un codon de oprire prematur situat în aval de ribozom la EJC, EJC va rămâne asociat cu transcriptul și va declanșa distrugerea acestuia [29] .

EJC-urile sunt, de asemenea, implicate în NMD într-un alt mod: ei recrutează factorii de control al calității UPF1 , UPF2 și UPF3 [30] la transcriere . Aceste proteine ​​joacă un rol cheie în NMD. Proteinele Magoh, Y14 și eIF4AIII, care fac parte din EJC, asigură legarea complexului la UPF3. UPF3 acționează ca o „punte” între proteinele UPF2 și UPF1, asigurând formarea unui trimer [31] . În acest trimer, UPF2 și UPF3 acționează în mod cooperant pentru a stimula activitatea ATPazei și ARN helicazei a UPF1. Core EJC leagă puternic complexul UPF de ARNm și este implicat în reglarea activității proteinei UPF1. Ribozomii opriți la codonul stop prematur recrutează UPF1 prin interacțiunea cu factorii de terminare a translației eRF1 și eRF3 . Împreună cu proteina SMG1 , eRF1, eRF3 și UPF1 formează un complex cunoscut sub numele de SURF. Formează o „punte” între ribozom și EJC din aval legat de proteinele UPF2 și UPF3. Această interacțiune declanșează fosforilarea UPF1 de către proteina SMG1, ceea ce duce la disocierea eRF1 și eRF3. Complexul rămas de proteine ​​EJC, UPF3, UPF2, UPF1 fosforilate și SMG1 declanșează degradarea ARNm [31] .

Note

  1. ↑ Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Genes conform Lewin. - M . : Laboratorul de Cunoaștere, 2017. - S. 616. - 919 p. — ISBN 978-5-906828-24-8 .
  2. ↑ 1 2 Nott A. , Moore MJ Complexitățile tot mai mari ale complexului de joncțiune a exonilor.  (Engleză)  // Opinia curentă în biologia celulară. - 2004. - iunie ( vol. 16 , nr. 3 ). - P. 279-284 . - doi : 10.1016/j.ceb.2004.03.012 . — PMID 15145352 .
  3. ↑ Ballut L. , Marchadier B. , Baguet A. , Tomasetto C. , Séraphin B. , Le Hir H. Complexul central de joncțiune a exonului este blocat pe ARN prin inhibarea activității ATPazei eIF4AIII.  (Engleză)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2005. - octombrie ( vol. 12 , nr. 10 ). - P. 861-869 . doi : 10.1038 / nsmb990 . — PMID 16170325 .
  4. ↑ 1 2 Singh G. , Kucukural A. , Cenik C. , Leszyk JD , Shaffer SA , Weng Z. , Moore MJ Interactomul celular EJC dezvăluie o structură mRNP de ordin superior și o legătură proteică EJC-SR.  (engleză)  // Cell. - 2012. - 9 noiembrie ( vol. 151 , nr. 4 ). - P. 750-764 . - doi : 10.1016/j.cell.2012.10.007 . — PMID 23084401 .
  5. ↑ Kataoka Naoyuki , Yong Jeongsik , Kim V. Narry , Velazquez Francisco , Perkinson Robert A. , Wang Fan , Dreyfuss Gideon. Îmbinarea pre-ARNm imprimă ARNm în nucleu cu o proteină nouă de legare a ARN-ului care persistă în citoplasmă  //  celula moleculară. - 2000. - Septembrie ( vol. 6 , nr. 3 ). - P. 673-682 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/s1097-2765(00)00065-4 .
  6. ↑ Le Hir H. , Gatfield D. , Izaurralde E. , Moore MJ Complexul de joncțiune exon-exon oferă o platformă de legare pentru factorii implicați în exportul ARNm și dezintegrarea ARNm mediată de nonsens.  (engleză)  // Jurnalul EMBO. - 2001. - 3 septembrie ( vol. 20 , nr. 17 ). - P. 4987-4997 . - doi : 10.1093/emboj/20.17.4987 . — PMID 11532962 .
  7. ↑ 1 2 Le Hir H. , Izaurralde E. , Maquat LE , Moore MJ Spliceosomeul depune proteine ​​multiple 20-24 nucleotide în amonte de joncțiunile exon-exon ARNm.  (engleză)  // Jurnalul EMBO. - 2000. - 15 decembrie ( vol. 19 , nr. 24 ). - P. 6860-6869 . - doi : 10.1093/emboj/19.24.6860 . — PMID 11118221 .
  8. ^ Lykke -Andersen J. Communication of the Position of Exon-Exon Jonctions to the mRNA Surveillance Machinery by the Protein RNPS1  //  Science. - 2001. - 7 septembrie ( vol. 293 , nr. 5536 ). - P. 1836-1839 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1062786 .
  9. ↑ Lejeune F. Complexul de joncțiune a exonului este detectat pe ARNm legat de CBP80, dar nu legat de eIF4E în celulele de mamifere: dinamica remodelării mRNP  //  The EMBO Journal. - 2002. - 1 iulie ( vol. 21 , nr. 13 ). - P. 3536-3545 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/cdf345 .
  10. ↑ Mayeda A. Purificarea și caracterizarea RNPS1 umană: un activator general al îmbinării pre-ARNm  //  The EMBO Journal. - 1999. - 16 august ( vol. 18 , nr. 16 ). - P. 4560-4570 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/18.16.4560 .
  11. ^ McCracken S. , Lambermon M. , Blencowe BJ SRm160 Splicing Coactivator Promotes Transcript 3'-End Cleavage //  Molecular and Cellular Biology. - 2002. - 1 ianuarie ( vol. 22 , nr. 1 ). - P. 148-160 . — ISSN 0270-7306 . - doi : 10.1128/mcb.22.1.148-160.2002 .  
  12. ↑ Hir Hervé Le , Gatfield David , Braun Isabelle C , Forler Daniel , Izaurralde Elisa. Proteina Mago oferă o legătură între splicing și localizarea ARNm  //  rapoarte EMBO. - 2001. - Decembrie ( vol. 2 , nr. 12 ). - P. 1119-1124 . — ISSN 1469-221X . - doi : 10.1093/embo-reports/kve245 .
  13. ↑ Zhou Zhaolan , Luo Ming-juan , Straesser Katja , Katahira Jun , Hurt Ed , Reed Robin. [1]  (engleză)  // Natură. - 2000. - 21 septembrie ( vol. 407 , nr. 6802 ). - P. 401-405 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/35030160 .
  14. ↑ Rodrigues JP , Rode M. , Gatfield D. , Blencowe BJ , Carmo-Fonseca M. , Izaurralde E. Proteinele REF mediază exportul de ARNm spliced ​​și nespliced ​​din nucleu  //  Proceedings of the National Academy of Sciences . - 2001. - 30 ianuarie ( vol. 98 , nr. 3 ). - P. 1030-1035 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.98.3.1030 .
  15. ↑ Cullen BR Nuclear ARN export  //  Journal of Cell Science. - 2003. - 15 februarie ( vol. 116 , nr. 4 ). - P. 587-597 . — ISSN 0021-9533 . - doi : 10.1242/jcs.00268 .
  16. ↑ Gatfield David , Izaurralde Elisa. REF1/Aly și proteinele suplimentare ale complexului de joncțiune a exonului sunt dispensabile pentru exportul de ARNm nuclear  //  The Journal of Cell Biology. - 2002. - 18 noiembrie ( vol. 159 , nr. 4 ). - P. 579-588 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200207128 .
  17. ↑ Alexiadis V. , Waldmann T. , Andersen J. , Mann M. , Knippers R. , Gruss C. Proteina codificată de proto-oncogenei DEK modifică topologia cromatinei și reduce eficiența replicării ADN-ului într-un mod specific cromatinei. manieră.  (engleză)  // Genes & Development. - 2000. - 1 iunie ( vol. 14 , nr. 11 ). - P. 1308-1312 . — PMID 10837023 .
  18. ^ McGarvey Tim , Rosonina Emanuel , McCracken Susan , Li Qiyu , Arnaout Ramy , Mientjes Edwin , Nickerson Jeffrey A. , Awrey Don , Greenblatt Jack , Grosveld Gerard , Blencowe Benjamin J. The Acute Myeloid Leukemia-Dessociated, Forms a Protein Splicing -Interacțiune dependentă cu complexele exon-produs (engleză)  // Jurnalul de biologie celulară. - 2000. - 24 iulie ( vol. 150 , nr. 2 ). - P. 309-320 . — ISSN 0021-9525 . doi : 10.1083 / jcb.150.2.309 .  
  19. ↑ Faulkner Neil E. , Hilfinger John M. , Markovitz David M. Protein Phosphatase 2A activează promotorul HIV-2 prin elemente de amplificare care includ animalele de companie Site  //  Journal of Biological Chemistry. - 2001. - 24 aprilie ( vol. 276 , nr. 28 ). - P. 25804-25812 . — ISSN 0021-9258 . - doi : 10.1074/jbc.m006454200 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Andersen CB , Ballut L. , Johansen JS , Chamieh H. , Nielsen KH , Oliveira CL , Pedersen JS , Séraphin B. , Le Hir H. , Andersen GR Structura complexului de miez de joncțiune exonală cu un MORT prins -cutie ATPaza legată de ARN.  (engleză)  // Știință (New York, NY). - 2006. - 29 septembrie ( vol. 313 , nr. 5795 ). - P. 1968-1972 . - doi : 10.1126/science.1131981 . — PMID 16931718 .
  21. ↑ Lau Chi-Kong , Diem Michael D , Dreyfuss Gideon , Van Duyne Gregory D. Structure of the Y14-Magoh Core of the Exon Junction Complex  //  Current Biology. - 2003. - Mai ( vol. 13 , nr. 11 ). - P. 933-941 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/s0960-9822(03)00328-2 .
  22. ↑ Fribourg Sebastien , Gatfield David , Izaurralde Elisa , Conti Elena. Un nou mod de recunoaștere a proteinelor RBD în complexul Y14-Mago  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2003. - 5 mai ( vol. 10 , nr. 6 ). - P. 433-439 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsb926 .
  23. ^ Shi H. , Xu RM Structura cristalină a complexului Drosophila Mago nashi-Y14.  (engleză)  // Genes & Development. - 2003. - 15 aprilie ( vol. 17 , nr. 8 ). - P. 971-976 . - doi : 10.1101/gad.260403 . — PMID 12704080 .
  24. ↑ Gehring Niels H. , Kunz Joachim B. , Neu-Yilik Gabriele , Breit Stephen , Viegas Marcelo H. , Hentze Matthias W. , Kulozik Andreas E. Exon-Junction Complex Components Specify Distinct Routes of Nonsense-Mediated mRNA Decay with Differential Cofactor Cerințe  //  Celulă moleculară. - 2005. - octombrie ( vol. 20 , nr. 1 ). - P. 65-75 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.012 .
  25. ↑ Interacțiunile exonilor Reichert VL 5’ în cadrul spliceozomului uman stabilesc un cadru pentru structura și asamblarea complexului de joncțiune a exonilor //  Genes & Development. - 2002. - 1 noiembrie ( vol. 16 , nr. 21 ). — P. 2778-2791 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.1030602 .  
  26. ↑ Shibuya T. , Sonenberg N. , Moore MJ eIF4AIII leagă mARN-ul îmbinat în complexul de joncțiune a exonilor și este esențial pentru dezintegrarea mediată de nonsens.  (Engleză)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2004. - Aprilie ( vol. 11 , nr. 4 ). - P. 346-351 . doi : 10.1038 / nsmb750 . — PMID 15034551 .
  27. ↑ Reed R. , Hurt E. O mașinărie de export de ARNm conservată cuplată la splicing pre-ARNm.  (engleză)  // Cell. - 2002. - 22 februarie ( vol. 108 , nr. 4 ). - P. 523-531 . — PMID 11909523 .
  28. ↑ IZAURRALDE E. O nouă familie de receptori de transport nuclear mediază exportul de ARN mesager către citoplasmă  //  European Journal of Cell Biology. - 2002. - noiembrie ( vol. 81 , nr. 11 ). - P. 577-584 . — ISSN 0171-9335 . - doi : 10.1078/0171-9335-00273 .
  29. ^ Chang YF , Imam JS , Wilkinson MF Calea de supraveghere a dezintegrarii ARN mediată de nonsens.  (Engleză)  // Revizuirea anuală a biochimiei. - 2007. - Vol. 76 . - P. 51-74 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.76.050106.093909 . — PMID 17352659 .
  30. ↑ Conti Elena , Izaurralde Elisa. Dezintegrarea mRNA mediată de nonsens: perspective moleculare și variații mecanice între specii  //  Opinia curentă în biologia celulară. - 2005. - iunie ( vol. 17 , nr. 3 ). - P. 316-325 . — ISSN 0955-0674 . - doi : 10.1016/j.ceb.2005.04.005 .
  31. ↑ 1 2 Chamieh Hala , Ballut Lionel , Bonneau Fabien , Le Hir Herve. Factorii NMD UPF2 și UPF3 leagă UPF1 la complexul de joncțiune a exonilor și îi stimulează activitatea ARN helicazei  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2007. - 9 decembrie ( vol. 15 , nr. 1 ). - P. 85-93 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsmb1330 .