Сплайсосома

Сплайсосома — бұл негізінен эукариоттық жасушалардың ядросында орналасқан үлкен рибонуклеопротеидтік (RNP) кешені. Спликеосома шағын ядролық РНҚ -дан (snRNA) және көптеген ақуыздардан жинақталған. Кішкентай ядролық РНҚ (snRNA) молекулалары арнайы ақуыздармен байланысып, шағын ядролық рибонуклеопротеиндік кешен түзеді, ол өз кезегінде басқа snRNP-лермен қосылып, спликеосома деп аталатын үлкен рибонуклеопротеин кешенін құрайды. Сплайсосома біріншілік транскрипт түрі болып табылатын транскрипцияланған пре-мРНҚ- дан интрондарды жояды. Бұл процесс әдетте сплайсинг деп аталады. Аналогия – бастапқы фильмнен сәйкес емес немесе дұрыс емес материалды (интрондарға эквивалентті) таңдап алып, тазартылған нұсқасын соңғы кесу үшін режиссерге жіберетін фильм редакторы.

Дегенмен, кейде интрондағы РНҚ сплайцеосома немесе ақуыз ферменттерін қолданбай-ақ, рибозима ретінде әрекет етеді.
link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Spliceosome_ball_cycle_new2.jpg/350px-Spliceosome_ball_cycle_new2.jpg|оңға|нобай|350x350 нүкте| Сплайсомалық қосылыс циклі

 Тарих 
1977 жылы Шарп пен Робертс зертханаларының жұмысы жоғары сатыдағы ағзалардың гендерінің ДНҚ молекуласы бойында бірнеше бөлек сегменттерде «бөлінетінін» немесе болатынын анықтады. Геннің кодтау аймақтары белок экспрессиясына қатыспайтын кодталмаған ДНҚ арқылы бөлінген. Бөлінген геннің құрылымы аденовирустық мРНҚ-лар бір тізбекті вирустық ДНҚ-ның эндонуклеазалық ыдырау фрагменттеріне гибридтелген кезде табылды. мРНҚ-ДНҚ гибридтерінің мРНҚ-ларында сутегімен байланыспаған аймақтардың 5' және 3' құйрықтары бар екені байқалды. Вирустық ДНҚ-ның үлкенірек фрагменттері пайдаланылған кезде, вирустық мРНҚ-ға будандастырылған кезде ілмекті ДНҚ-ның айыр құрылымдары байқалды. «Сплайсинг» деп аталатын Sharp процесінде ілмектелген аймақтар, интрондар прекурсорлық мРНҚ-дан алынып тасталатыны анықталды. Бөлінген ген құрылымы кейіннен эукариоттық гендердің көпшілігіне тән екені анықталды. Филлип Шарп пен Ричард Дж. Робертс интрондар мен сплайсинг процесін ашқаны үшін физиология немесе медицина бойынша 1993 жылғы Нобель сыйлығымен марапатталды.

 Құрамы 
Әрбір сплайсосома бес шағын ядролық РНҚ -дан (snRNA) және байланысты ақуыз факторларының ауқымынан тұрады. Бұл кішігірім РНҚ-лар белок факторларымен біріктірілгенде, олар snRNP деп аталатын РНҚ-белок кешендерін жасайды (s mall n nuclear r ibo n ucleo p ротеиндер, айтылады «snurps»). Негізгі сплайсосоманы құрайтын snRNA-лар U1, U2, U4, U5 және U6 деп аталады, себебі олар уридинге бай және бірнеше РНҚ-РНҚ және РНҚ-ақуыз әрекеттесуге қатысады.Will CL, Lührmann R (July 2011). "Spliceosome structure and function". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 3 (7): a003707. doi:10.1101/cshperspect.a003707. PMC 3119917. PMID 21441581.

Сплайсосоманың жиналуы әрбір пре-мРНҚ-да (гетерогенді ядролық РНҚ, hn-РНҚ деп те аталады) әрбір экзон:интрондық түйіспеде жүреді. Пре-мРНҚ интрондарында сплайцеосоманы құрастыру кезінде танылатын және пайдаланылатын белгілі бір реттілік элементтері бар. Оларға 5' соңы қосылыс орны, тармақтық нүкте тізбегі, полипиримидиндік жол және 3' соңы қосылу орны жатады. Сплайсеосома интрондардың жойылуын және бүйірлік экзондардың байлануын катализдейді.

Интрондарда әдетте 5' соңындағы қосылыс орнында GU нуклеотидтер тізбегі және 3' соңындағы қосылыс орнында AG болады. 3' қосылатын жерді полипиримидиндік жол (PPT) деп аталатын полипиримидиндердің өзгермелі ұзындығы арқылы анықтауға болады, ол 3' қосылу орнына факторларды тартудың қосарлы функциясын және мүмкін тармақтық нүкте тізбегіне (BPS) тарту факторларын қызмет етеді. BPS құрамында сплайсингтің бірінші қадамы үшін қажетті консервіленген аденозин бар.

Көптеген ақуыздар мырышпен байланыстыру мотивін көрсетеді, бұл сплайс механизміндегі мырыштың маңыздылығын көрсетеді. U4/U6 бірінші молекулалық реконструкция. U5 үштік шағын ядролық рибонуклеопротеин (tri-snRNP) кешені 2016 жылы хабарланды.
link=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/18/Yeast_tri-snRNP.jpg/600px-Yeast_tri-snRNP.jpg|ортаға|нобай|600x600 нүкте| 1-сурет. Жоғарыда электронды микроскопия теріс боялған ашытқылардың өрістері ( Saccharomyces cerevisiae ) tri-snRNPs. Төменде сол жақта tri-snRNP ақуыздарының U4/U6 snRNA дуплексімен әрекеттесуінің схемалық суреті берілген. Оң жақта U5 (сұр), U4/U6 (қызғылт сары) және байланыстырушы аймаққа (сары) сәйкес көлеңкеленген аймақтары бар tri-snRNP ашытқысының мультфильм үлгісі.
Cryo-EM Ши және т.б. ашытқылардағы және адамдардағы спликосоманың жақын/атомдық құрылымын түсіндіру. Атомға жақын ажыратымдылықтағы сплайсосоманың молекулалық құрылымы U5 snRNP-нің Spp42 компонентінің орталық тіректерді құрайтынын және ашытқыдағы каталитикалық орталықты бекітетінін көрсетеді. Адам сплайсеосомасының атомдық құрылымы II қадамды көрсетеді Slu7 құрамдас бөлігі 3'-қосылу орнын таңдауға дайын кеңейтілген құрылымды қабылдайды. Ашытқылар кешеніндегі барлық бес металдар (Mg2+ ретінде тағайындалған) адам кешенінде сақталады.

 Альтернативті сплайсингу 
Альтернативті сплайсинг (әртүрлі экзондардың қайта қосылуы) эукариоттардың генетикалық әртүрлілігінің негізгі көзі болып табылады. Сплайс нұсқалары адам геномындағы ақуызды кодтайтын гендердің салыстырмалы түрде аз санын есепке алу үшін пайдаланылды, қазіргі уақытта шамамен 20 000 деп бағаланады. Дрозофиланың бір гені, Dscam, оның барлық экзондары бір-бірінен тәуелсіз қосыла алады деп есептей отырып, 38 000 түрлі мРНҚ -ға баламалы түрде біріктірілген деп болжалды.

 Синтез 
Сплайсосоманың белсенді аймағын қалыптастыру үлгісі пре-мРНҚ субстратында дискретті snRNP бөлшектерінің реттелген, сатылы жиналуын қамтиды. Пре-мРНҚ-ларды бірінші тану U1 snRNP пре-мРНҚ-ның 5' соңғы қосылыс орнына және басқа да snRNP-мен байланысты емес факторларға міндеттеме кешенін немесе сүтқоректілерде ерте (E) кешенін құруды қамтиды. Міндеттеме кешені пре-мРНҚ-ны сплайсинг жолына бекітетін ATP-тәуелсіз кешен болып табылады. U2 snRNP U2AF (U2 snRNP көмекші факторы) және мүмкін U1 snRNP E кешенді компонентімен өзара әрекеттесу арқылы салалық аймаққа тартылады. ATP-тәуелді реакцияда U2 snRNP тармақтық нүкте тізбегімен (BPS) тығыз байланысып, А кешенін түзеді. U2 snRNP мен mRNA-ға дейінгі тармақтық аймақ арасында түзілген дуплекс аденозин тармағын шығарып, оны нуклеофил ретінде көрсетеді. бірінші трансэтерификация.

U2 snRNA-да псевдоуридин қалдығының болуы, тармақталу орнына дерлік қарама-қарсы, U2 snRNP байланысу кезінде РНҚ-РНҚ дуплексінің өзгерген конформациясына әкеледі. Нақтырақ айтқанда, псевдуридинмен индукцияланған дуплекстің өзгерген құрылымы дөңес аденозиннің 2' OH-ын сплайсингтің бірінші қадамы үшін қолайлы жағдайға қояды. U4/U5/U6 tri-snRNP (1-суретті қараңыз) В комплексін қалыптастыру үшін жинақтаушы сплайцеосомаға тартылады және бірнеше қайта құрылымдаудан кейін катализ үшін С кешені белсендіріледі. Tri-snRNP А кешеніне қалай тартылатыны белгісіз, бірақ бұл процесс U2 snRNA және U6 snRNA арасындағы ақуыз-белок әрекеттесуі және/немесе негізді жұптастыру әрекеттесуі арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

U5 snRNP U5 snRNA инвариантты ілмегі арқылы 5' және 3' қосылу орындарындағы тізбектермен өзара әрекеттеседі және U5 ақуыз компоненттері 3' қосылатын жер аймағымен әрекеттеседі.

Tri-snRNP жинақталғаннан кейін бірінші каталитикалық қадамның алдында бірнеше РНҚ-РНҚ қайта түзілулері жүреді және каталитикалық белсенді сплайцеосомада одан әрі қайта құрылымдау орын алады. РНҚ-РНҚ өзара әрекеттесулерінің бірнешеуі бірін-бірі жоққа шығарады; дегенмен, бұл өзара әрекеттесулерді не тудыратыны және бұл қайта реттеулердің реті белгісіз. Бірінші қайта құрылымдау, мүмкін, U1 snRNP -нің 5' қосылатын жерінен ығысуы және U6 snRNA әрекеттесуінің қалыптасуы. U1 snRNP толық қалыптасқан сплайцеосомалармен әлсіз ғана байланысты екені белгілі, және U1 snRNP құрамында қысқа 5' экзон және 5' бар субстрат олигонуклеотидінің үлгісінде U6-5' қосылыс орнының әрекеттесуін тежейді. жалғау орны. U2 snRNP-нің тармақтық нүкте тізбегіне (BPS) қосылуы ақуыз-РНҚ өзара әрекеттесуін ығыстыратын РНҚ-РНҚ өзара әрекеттесуінің бір мысалы болып табылады. U2 snRNP тартылған кезде міндеттеме кешеніндегі SF1 тармақты байланыстыратын ақуыз орын ауыстырады, өйткені U2 snRNA және SF1 байланысу орны бір-бірін жоққа шығаратын оқиғалар болып табылады.

U2 snRNA ішінде бәсекелес конформациялар арасында пайда болатын басқа да бір-бірін жоққа шығаратын қайта құрулар бар. Мысалы, белсенді түрде IIa діңгек ілмегі қолайлы; белсенді емес формада цикл мен төменгі ағын тізбегі арасындағы өзара эксклюзивті өзара әрекеттесу басым болады.Staley JP, Guthrie C (February 1998). "Mechanical devices of the spliceosome: motors, clocks, springs, and things". Cell. 92 (3): 315–26. doi:10.1016/S0092-8674(00)80925-3. PMID 9476892. U4-тің U6 snRNA-дан қалай ығысатыны түсініксіз, дегенмен РНҚ сплайцеосома жинақталуына қатысы бар және U4/U6-ны босатып, U2/U6 snRNA өзара әрекеттесуінің қалыптасуына ықпал етуі мүмкін. U4/U6 өзек ілмектерінің I және II өзара әрекеттесулері диссоциацияланады және U6-ның босатылған діңгек ілмегі II аймағы молекулаішілік діңгек ілмегін құру үшін өзіне бүктеледі және U4 бұдан әрі сплайцеосома жинақтауында қажет емес. U6 негізінің босатылған I ілмек аймағы U2/U6 I спиральын құрайтын U2 snRNA-мен жұптасады. Дегенмен, I спираль құрылымы U2 snRNA-ның ішкі 5' діңгек ілмегі аймағының 3' жартысымен өзара ерекшеленеді.

 Кіші сплайсосома 
Кейбір эукариоттарда кіші сплайсосома деп аталатын екінші сплайсосома болады. Азырақ snRNAs тобы, U11, U12, U4atac және U6atac, U5-пен бірге, U12-типімен белгіленетін, мРНҚ-ға дейінгі интрондардың сирек класын біріктіретін кіші сплайцеосоманың қосалқы бөліктері болып табылады. Кіші сплайсосома негізгі аналогы сияқты ядрода орналасқан, дегенмен кейбір мамандандырылған жасушаларда, соның ішінде ануклеат тромбоциттер және нейрондық жасушалардың дендроплазмасы (дендрит цитоплазмасы) бар.

 Дереккөздер 

 Сыртқы сілтемелер 
 EM деректер банкінен (EMDB) алынған сплицеосомалардың 3D макромолекулярлық құрылымдары

Санат:Органеллалар