Эта статья входит в число добротных статей

Сплайсосома

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Сплайсосо́ма — структура, состоящая из молекул РНК и белков и осуществляющая удаление некодирующих последовательностей (интронов) из предшественников мРНК. Этот процесс называется сплайсингом (от англ. splicing — сращивание). Сплайсосому составляют пять малых ядерных РНК (мяРНК), и каждая из них связана по меньшей мере с семью белковыми факторами, образуя малые ядерные рибонуклеопротеины[en] (мяРНП). Содержащиеся в сплайсосоме мяРНП называются U1[en], U2[en], U4[en], U5[en] и U6[en][1].

Структура и механизм сплайсинга[править | править вики-текст]

Цикл работы сплайсосомы

Сплайсосома функционирует как сложная динамичная машина: в системах in vitro несколько компонентов сплайсосомы собираются на предшественнике мРНК (пре-мРНК) и выполняют свои задачи, после чего уходят, уступая место следующим компонентам[2].

В ходе сплайсинга распознавание 5'-границы сплайсинга, участка точки ветвления и 3'-границы в значительной мере обусловлено спариванием оснований в молекулах мяРНК и консенсусными последовательностями в пре-мРНК. В самом начале сплайсинга U1 комплементарно связывается с 5'-границей связывания, а белок BBP[en] (англ. branchpoint binding protein) и U2AF (вспомогательный фактор U2) узнают будущую точку ветвления. Далее мяРНП U2 вытесняет BBP и U2AF, комплементарно связываясь с консенсусной последовательностью участка точки ветвления. Связывание U2 с точкой ветвления вызывает выход соответствующего неспаренного аденина из спаренной области, благодаря чему он активируется для реакции с 5'-границей сплайсинга. Именно этот аденин станет точкой ветвления. Присутствие же в U2 псевдоуридиновых остатков практически напротив области ветвления приводит к изменению конфигурации связей РНК-РНК во время связывания с U2. Эти изменения структуры, вызванные псевдоуридином, помещает 2'-OH-группу вытянутого аденозина в положение, позволяющее совершить первый шаг сплайсинга[3]. После этого в реакцию вступает тройной мяРНП U4/U6•U5, в котором U4 и U6 удерживаются вместе за счёт комплементарного связывания. Комплекс U1, U2, U4, U5 и U6 получил название B-комплекса. U5 взаимодействует с последовательностями на 5'- и 3'-концах сплайсингового участка за счет инвариантной петли мяРНК, входящей в его состав[4]. Белковые компоненты U5 взаимодействуют с 3'-регионом сплайсингового участка[5]. Сплайсосома претерпевает ряд перестроек, благодаря которым создаётся активный участок сплайсосомы и происходит размещение пре-мРНК для первой фосфорилтрансферазной реакции. Интрон приобретает характерную форму лассо. Происходит ещё несколько перестроек, в результате которых разрываются связи между U4 и U6, и U4 уходит. Освободившаяся U6 заменяет U1 на 5'-границе сплайсинга и образует активный участок для второй фосфорилтрансферазной реакции, в ходе которой соединяются концы экзонов, а интрон вырезается. Комплекс U2, U5 и U6 называется В*-комплексом, а комплекс, существующий в промежутке между существованием В*-комплекса и вырезанием интрона называется С-комплексом. Для соединения экзонов необходима U5[6][7].

Хотя сами реакции сплайсинга не требуют затрат АТФ, он требуется для сборки и перестроек сплайсосомы. Например, АТФ используется некоторыми белками сплайсосомы для разрыва связей РНК—РНК. По сути все этапы, кроме посадки BBP на точку ветвления и U1 на 5'-сайт сплайсинга, требуют гидролиза АТФ и участия дополнительных белков (для одного события сплайсинга необходимо не менее 200 белков с учётом белков мяРНП)[8].

По завершении сплайсинга сплайсосома направляет набор белков, которые связываются с мРНК вблизи позиции, которую раньше занимал интрон. Эти белки носят название комплекса соединения экзонов[en] (англ. exon junction complex, EJC)[8].

Малая сплайсосома[править | править вики-текст]

Сравнение работы большой (U2-зависимой) и малой (U12-зависимой) сплайсосом

Помимо U2-зависимой большой сплайсосомой существует U12-зависимая малая сплайсосома[en] (англ. minor spliceosome). Малая сплайсосома имеется у большинства эукариот, но сплайсирует только около 0,5 % интронов. Такие интроны сплайсируются несколько менее эффективно, чем интроны большой сплайсосомы, и, как предполагается, ограничивают экспрессию соответствующих генов. По сравнению с обычными интронами, которые имеют концы GT—AG и низкоконсервативный 5'-сайт сплайсинга, интроны малой сплайсосомы имеют консервативные 5'-сайты сплайсинга и концы АТ—АС. мяРНП малой сплайсосомы включают четыре специфичные мяРНК U11[en], U12[en], U4atac[en] и U6atac[en], а также мяРНК U5, общую для обеих типов сплайсосом[9]. На рисунке слева представлены основные различия в работе большой и малой сплайсосом.

Клиническое значение[править | править вики-текст]

Мутации различных компонентов сплайсосомы и соответствующие им нарушения зачастую приводят к развитию миелодиспластических синдромов[10][11], а также различных видов рака и нейропатологий[12]. В связи с этим кандидатами в противораковые препараты являются малые молекулы, способные модулировать работу сплайсосомы[13]. Синдром Тейби — Линдера (англ. Taybi-Linder syndrome) связан с мутациями в мяРНК, входящей в состав малой сплайсосомы[14].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Альбертс и др., 2013, с. 537.
  2. Альбертс и др., 2013, с. 538.
  3. Newby M. I., Greenbaum N. L. Sculpting of the spliceosomal branch site recognition motif by a conserved pseudouridine. (англ.) // Nature structural biology. — 2002. — Vol. 9, no. 12. — P. 958—965. — DOI:10.1038/nsb873. — PMID 12426583. исправить
  4. Newman A. J., Teigelkamp S., Beggs J. D. snRNA interactions at 5' and 3' splice sites monitored by photoactivated crosslinking in yeast spliceosomes. (англ.) // RNA (New York, N.Y.). — 1995. — Vol. 1, no. 9. — P. 968—980. — PMID 8548661. исправить
  5. Chiara M. D., Palandjian L., Feld Kramer R., Reed R. Evidence that U5 snRNP recognizes the 3' splice site for catalytic step II in mammals. (англ.) // The EMBO journal. — 1997. — Vol. 16, no. 15. — P. 4746—4759. — DOI:10.1093/emboj/16.15.4746. — PMID 9303319. исправить
  6. Альбертс и др., 2013, с. 538—540.
  7. Nguyen T. H., Galej W. P., Fica S. M., Lin P. C., Newman A. J., Nagai K. CryoEM structures of two spliceosomal complexes: starter and dessert at the spliceosome feast. (англ.) // Current opinion in structural biology. — 2016. — Vol. 36. — P. 48—57. — DOI:10.1016/j.sbi.2015.12.005. — PMID 26803803. исправить
  8. 1 2 Альбертс и др., 2013, с. 540.
  9. Turunen J. J., Niemelä E. H., Verma B., Frilander M. J. The significant other: splicing by the minor spliceosome. (англ.) // Wiley interdisciplinary reviews. RNA. — 2013. — Vol. 4, no. 1. — P. 61—76. — DOI:10.1002/wrna.1141. — PMID 23074130. исправить
  10. Sun C., Wang J., Zhou X. Research Progress on Spliceosome Mutations in Hematopoietic Malignancy (кит.) // Zhongguo shi yan xue ye xue za zhi. — 2016. — Vol. 24, 第3数. — P. 925—929. — PMID 27342535. исправить
  11. Brierley C. K., Steensma D. P. Targeting Splicing in the Treatment of Myelodysplastic Syndromes and Other Myeloid Neoplasms. (англ.) // Current hematologic malignancy reports. — 2016. — DOI:10.1007/s11899-016-0344-z. — PMID 27492253. исправить
  12. Chabot B., Shkreta L. Defective control of pre-messenger RNA splicing in human disease. (англ.) // The Journal of cell biology. — 2016. — Vol. 212, no. 1. — P. 13—27. — DOI:10.1083/jcb.201510032. — PMID 26728853. исправить
  13. Effenberger K. A., Urabe V. K., Jurica M. S. Modulating splicing with small molecular inhibitors of the spliceosome. (англ.) // Wiley interdisciplinary reviews. RNA. — 2016. — DOI:10.1002/wrna.1381. — PMID 27440103. исправить
  14. Putoux A., Alqahtani A., Pinson L., Paulussen A. D., Michel J., Besson A., Mazoyer S., Borg I., Nampoothiri S., Vasiljevic A., Uwineza A., Boggio D., Champion F., de Die-Smulders C. E., Gardeitchik T., van Putten W. K., Perez M. J., Musizzano Y., Razavi F., Drunat S., Verloes A., Hennekam R., Guibaud L., Alix E., Sanlaville D., Lesca G., Edery P. Refining the phenotypical and mutational spectrum of Taybi-Linder syndrome. (англ.) // Clinical genetics. — 2016. — Vol. 90, no. 6. — P. 550—555. — DOI:10.1111/cge.12781. — PMID 27040866. исправить

Литература[править | править вики-текст]