Splaissosoom

Splaissosoom on suur ja keerukas RNA/valk-kompleks, mis lõikab eukarüootide tuumageenide primaarsetest transkriptidest välja intronid (seda protsessi nimetatakse splaissimiseks). Splaissosoom koosneb snRNA-dest ja valgukompleksidest ning ta esineb ainult eukarüootsetes organismides. Splaissosoomid sisaldavad snRNA-d (small nuclear RNA) ja üle 40 erineva valgu. Peamised snRNAd splaissosoomis on U1, U2, U3 (asub tuumakeses), U4, U5, ja U6. SnRNA-d ei ole tuumas vabalt, vaid kuuluvad väikestesse RNA-valk kompleksidesse, mida nimetatakse snRNP-deks (ing. k. small nuclear ribonucleo proteins), mis osalevad mitmetes RNA-RNA ja RNA-valk interaktsioonides. SnRNP-d on väga uridiinirikkad. Splaissosoomi kokkupanek toimub uuesti igal hnRNA-l (pre-mRNA, heterogeneous nuclear RNA). HnRNA ahelal on kindlate järjestustega elemendid, mida tuntakse ära ja kasutatakse splaissosoomi kokkupanekuks. Nendeks on 5'-otsas asuv doonorsait, hargnemiskoha järjestus, polüpürimidiinitrakt, ja 3'-otsas asuv aktseptorsait. Nii splaissosoomi konformatsioon kui ka ülesehitus on väga liikuvad, mis tagavad splaissimise täpsuse ja universaalsuse. Leidub kaks erinevat ja unikaalset splaissosoomi, mis eksisteerivad koos enamikus eukarüootides. Nendeks on U2-sõltuv splaissosoom, mis katalüüsib U2-tüüpi intronite eemaldamist ja U12-tüüpi splaissosoom, mis eksisteerib vaid kindlates eukarüootides, kus lõikab välja haruldasi U12-tüüpi introneid. U2- ja U12-tüüpi splaissosoomidel on palju mehaanilisi sarnasusi, mis viitavad ühisele eellasele ja võimaldavad meil rohkem aru saada splaissosoomi töömehhanismidest. U2 tüüpi splaissosoom pannakse kokku U1, U2, U5 ja U4/U6 snRNP-st ja paljudest mitte-snRNP valkudest. See sekundaarne splaissosoomi tüüp avastati alles 20. sajandi lõpus. Töötab väikeste intronite rühmadega, mida nimetatakse U12-tüüpi introniteks, sest nad sõltuvad teatud snRNP-st, mida kutsutakse U12-ks. U12-intronite roll ei ole veel selge, kuid nad on läbi evolutsiooni säilinud ja konserveerunud väga mitmekesiste liikide homoloogiliste geenide vahel ja seetõttu võib arvata, et neil on väga tähtis funktsionaalne roll. U12-tüüpi splaissosoomid pannakse kokku U11, U12, U5 ja U4atac/U6atac snRNP-dest. U12-tüüpi intronid eksisteerivad geenis peaaegu alati koos U2-tüüpi intronitega ja ei näita mingit positsioonilist kõrvalekallet, mis oleks seotud teiste intronitega geenis. Splaissosoom liitub intronite 5' ja 3' otste lähedal asuvatele kindlale järjestusele. Splaissosoomi kokkupanek pre-mRNA peale on reguleeritud protsess, mis vajab viit snRNP-d (U1–U6) ja mitmeid valke. Splaissimise protsessi katalüüs jätkub kindlate RNA-RNA, RNA-valk ja valk-valk interaktsioonidega, mis viivad eksoni väljalõikamiseni ja introni LARIAT vabanemiseni. Juhul kui introni nukleotiidne pikkus jääb vahemikku 200–250 nukleotiidi, pannakse splaissosoom kohe kokku üle terve introni. Splaissosoomi aktiivsaidi kokkupanek on väga kontrollitud ja astmeline protsess, mille käigus liidetakse snRNP partiklid pre-mRNA-le. Esmalt moodustatakse kompleks E: U1 snRNP seondub hnRNA 5' otsas asuvale doonorsaidile ja teistele mitte snRNP-dega seotud faktoritele. E kompleks on ATP-st sõltumatu kompleks, tänu millele saab toimuda splaissimine. Tänu E kompleksi komponendile U2AF, liidetakse pre-mRNA hargnemissaidile U2 snRNP. ATP-sõltuvas reaktsioonis seondub U2 snRNP tihedalt hargnemiskoha järjestusele ja moodustab kompleksi A, mis heidab ahelast välja adenosiini. U2 snRNA-s on pseudouridiini jäägid, mistõttu muutub RNA-RNA kompleksi konformatsioon ja saab toimuda splaissimise esimene samm. U4/U5/U6 tri-snRNP kaasatakse splaissosoomi kokkupanekusse, et moodustada kompleks B. Pärast seda toimub veel mitmeid ümberpaigutusi ja moodustub kompleks C, mis aktiveeritakse katalüüsiks. Seni on veel ebaselge, kuidas tri-snRNP kaasatakse kompleksi A, kuid see protsess võib toimuda läbi valk-valk interaktsioonide ja/või läbi U2 snRNA ja U6 snRNA aluspaaride interaktsioonide. Kompleks C katalüüsimisele järgnevad edasised ümberkorraldused juba aktiivses splaissosoomis. Enamus eukarüootseid geene sisaldavad mittekodeerivaid järjestusi – introneid. Selleks, et moodustuks transleeritav mRNA, toimub mittekodeerivate järjestuste väljalõikamine ja kodeerivate järjestuste ehk eksonite täpne ühinemine. Protsessi nimetatakse splaissinguks. Splaissing toimub etapiviisiliselt. Esmalt katkestatakse fosfodiesterside introni 5´-splaissingu saidis introni GU järjestusest 5´-suunas. Protsessis osaleb kogu splaissosoom. Splaissingu saiti seondub otseselt U1 snRNP. Fosfodiesterside moodustub introni 5´-otsa ja konserveerunud A nukleotiidi vahel introni 3´-otsa lähedal. Seejärel seondub U2 snRNP introni splaissingu 3´-saiti, kus konserveerunud A nukleotiid on ühenduses introni 5´-otsaga (selliseid struktuure nimetatakse lariaatideks). Kompleksile lisanduvad ka teised snRNP-d, et moodustuks täielik splaissosoom, ning seejärel lõigatakse intron 3´- splaissingusaidist välja (fosfodiestersideme lõhkumine) ja eksonite vahel moodustub fosfodiesterside. Kui geenis sisaldub palju introneid, võidakse introneid RNA molekulist kõrvaldada kas eraldi või kombineeritult. Kui näiteks kaks kõrvuti paiknevat intronit eraldatakse korraga, võidakse kõrvaldada ka nendevaheline ekson. Nii moodustuvad erinevad mRNA molekulid, mis kodeerivad erinevaid polüpeptiide. Vastavat protsessi nimetatakse alternatiivseks splaissinguks. Ain Heinaru (2017) splaissosoom (ingl. Spliceosome). Geneetika sõnastik. Kasutatud 1. november 2017. Will, Cindy L., and Reinhard Lührmann. "Spliceosome Structure and Function." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 3, no. 7 (July 1, 2011) Patel, A. A., & Steitz, J. A. Splicing double: Insights from the second spliceosome. Nature 4, 960–970 (2003) Fox-Walsh KL, Dou Y, Lam BJ, Hung SP, Baldi PF, Hertel KJ. 2005. The architecture of pre-mRNAs affects mechanisms of splice-site pairing. Proc Natl Acad Sci 102: 16176–16181 Jamison SF, Crow A, Garcia-Blanco MA. The spliceosome assembly pathway in mammalian extracts. Molecular and Cellular Biology. 1992;12(10):4279-4287. Query CC, Moore MJ, Sharp PA (1994). "Branch nucleophile selection in pre-mRNA splicing: evidence for the bulged duplex model". Genes Dev. 8 (5): 587–97. Newman AJ, Teigelkamp S, Beggs JD (1995). "snRNA interactions at 5' and 3' splice sites monitored by photoactivated crosslinking in yeast spliceosomes". RNA. 1 (9): 968–80. Clancy, Suzanne (2008). "RNA Splicing: Introns, Exons and Spliceosome". Nature Education 1