Сплайсосома

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Сплайсосома — 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 рибонуклеопротеинов (мяРНП) и некоторое количество дополнительных белковых факторов.

Содержащиеся в сплайсосоме мяРНП называются U1, U2, U4, U5 и U6. Они участвуют во многих взаимодействиях между молекулами РНК, а также между РНК и белками.

РНК-часть мяРНП богата уридином.

В общем случае сборка сплайсосомы происходит заново для каждой мРНК-предшественника. Немаловажная роль в этом принадлежит 5'-кэпу. Молекула пре-мРНК обязательно содержит специфические фрагменты последовательности, распознаваемые во время сборки сплайсосомы. Это 5'-конец, последовательность точки ветвления, полипиримидиновый участок и 3'-конец.

Сплайсосома катализирует удаление промежуточных последовательностей и соединение соседних экзонов. Интроны обычно определяются по наличию последовательности GU на 5'-конце и последовательности AG на 3'-конце. 3'-конец может быть также определен по цепочке полипиримидинов различной длины, называемой полипиримидиновым трактом (ППТ). ППТ выполняют функцию связывания факторов с 3'-концом, а также, возможно, связывания факторов с последовательностью точки ветвления (ПТВ). ПТВ, в свою очередь, содержит много аденозина, требуемого для начала сплайсинга.

Группа менее распространенных мяРНП — U11, U12, U4atac и U6atac — входит вместе с U5 в состав малой сплайсосомы, выполняющей сплайсинг редких интронов пре-мРНК, называемых интронами типа U12.





Альтернативный сплайсинг

Основная статья: Альтернативный сплайсинг

Альтернативный сплайсинг представляет собой процесс рекомбинации разных экзонов и считается основным источником генетического многообразия у эукариот. Благодаря наличию альтернативных форм сплайсинга геном человека и других организмов содержит относительно небольшое количество генов. В течение многих лет количество генов в геноме человека оценивали по-разному, вплоть до 100 000[1] однако, после завершения проекта "Геном человека" показано наличие лишь около 28000 генов. С другой стороны, один из генов дрозофилы может давать до 38000 различных мРНК в результате альтернативного сплайсинга.[2]

Сплайсинг РНК

Основная статья: Сплайсинг

Работа Шарпа и Робертса, опубликованная в 1977 году, показала, что гены высших организмов «рассеяны», то есть хранятся в нескольких различных участках ДНК[3][4]. Кодирующие отрезки гена перемежаются с некодирующей ДНК, которая не используется при экспрессии белков. «Рассеянная» структура гена была обнаружена, когда аденовирусная мРНК была скрещена с фрагментами моноспирали ДНК, оставшимися после воздействия эндонуклеазы.[3]. После такого скрещивания выяснилось, что мРНК-участки этих гибридных молекул мРНК-ДНК содержат 5'- и 3'-концы участков, не обладающие водородными связями. Более длинные отрезки ДНК при гибридизации закольцовывались и образовывали ответвления. Стало ясно, что эти закольцованные участки, содержащие ненужные последовательности, извлекаются из пре-мРНК в результате процесса, который и был назван «сплайсингом». Впоследствии было также выяснено, что рассеянная структура крайне широко распространена у эукариотических генов.

Сборка сплайсосомы

Каноническая модель формирования активной области сплайсосомы представляет собой упорядоченный пошаговый процесс соединения единиц мяРНП на подложке пре-мРНК. Во время первичного распознавания пре-мРНК происходит связывание мяРНП U1 с 5'-стыком пре-мРНК, а также формирование из других белковых факторов фиксационного комплекса или раннего комплекса (Е-комплекса) для млекопитающих[5][6]. Фиксационный комплекс — АТФ-независимое образование, удерживающее пре-мРНК для осуществления сплайсинга[7].

Малый ядерный рибонуклеопротеин U2 связывается с областью ветвления за счет взаимодействия с компонентом Е-комплекса U2AF (вспомогательным фактором мяРНП U2) и, возможно, с U1. В результате АТФ-зависимой реакции U2 образует прочную связь с последовательностью точки ветвления (ПТВ), тем самым формируя комплекс А. Двойная связь между U2 и областью ветвления пре-мРНК вытягивает аденозин из ответвляющейся цепочки[8]. 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[9].

U4, U5 и U6, соединяющиеся с образованием более крупного тройственного мяРНП, связываются с собираемой сплайсосомой и формируют комплекс В, который после некоторых промежуточных перегруппировок субъединиц превращается в комплекс С — собственно сплайсосому, которая приступает к катализу сплайсинга[10][11].

Неясно, каким образом тройственный мяРНП U4-U5-U6 связывается с комплексом А. Этот процесс может опосредоваться взаимодействием между белками, равно как и взаимодействиями между нуклеотидами мяРНК, входящих в состав U2 и U6.

U5 взаимодействует с последовательностями на 5'- и 3'-концах сплайсингового участка за счет инвариантной петли мяРНК, входящей в его состав[12]. Белковые компоненты U5 взаимодействуют с 3'-регионом сплайсингового участка[13].

После связывания с тройственным мяРНП и перед началом сплайсинга в сплайсосоме происходит множество изменений конфигурации связей РНК-РНК. Эти изменения продолжаются и в уже начавшей работу сплайсосоме. Многие взаимодействия между РНК являются взаимоисключающими, однако до сих пор неясно, что вызывает эти взаимодействия и благодаря чему соблюдается их порядок.

Первое преобразование — это, возможно, смещение U1 с 5’-конца сплайсингового участка и возникновение там связи с U6. Известно, что U1 слабо связан с действующей сплайсосомой[14], а также является ингибитором для образования связи между U6 и 5'-концом (показано на примере короткой цепочки РНК, содержащей 5'-экзон и 5'-конец сплайсингового участка[15]).

Связывание U2 с ПТВ — ещё один пример взаимодействия между РНК, возникающего на месте взаимодействия между РНК и белками. При связывании U2 со сплайсосомой, белок Е-комплекса SF1, связывающийся с участком ветвления, вытесняется, так как наличие U2 исключает его связывание с этим участком. Внутри самого U2 также происходят некоторые взаимоисключающие переконфигурации. Например, в его активной форме, возникает шпилька IIа, а неактивной же форме доминирует взаимодействие между шпилькой и последующим участком цепи[11].

Неясно, за счет чего U4 отделяется от U6. Считается, что в сборке сплайсосомы участвует несколько хеликаз, которые могут раскручивать РНК в связке U4-U6 и таким образом упрощать формирование связи U2-U6.

Связи между шпильками I и II в мяРНП U4 и U6 разрываются, и освободившийся участок шпильки II U6 сворачивается сам на себя с образованием внутримолекулярной шпильки. После этого потребность в U4 отпадает. Освободившийся участок шпильки I U6 связывается с мяРНК U2 с образованием U2-U6-спирали I. Структура спирали I, однако, взаимоисключающая с 3'-половиной участка внутренней 5’-шпильки мяРНК U2.

Напишите отзыв о статье "Сплайсосома"

Примечания

  1. ↑ Smaglik, P. (2000). «[www.nature.com/nature/journal/v405/n6784/full/405264c0.html Researchers take a gamble on the human genome.]». Nature 405 (6784): 264. DOI:10.1038/35012771. PMID 10830930.
  2. ↑ Schmucker, D.; Clemens, J.C.; Shu, H.; Worby, C.A.; Xiao, J.; Muda, M.; Dixon, J.E.; Zipursky, S.L. (2000). «Drosophila Dscam Is an Axon Guidance Receptor Exhibiting Extraordinary Molecular Diversity». Cell 101 (6): 671–684. DOI:10.1016/S0092-8674(00)80878-8. PMID 10892653.
  3. ↑ 1 2 Berget, S. M., Moore, C. and Sharp, P. A. (1977). «Spliced segments at the 5' terminus of adenovirus 2 late mRNA». Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74 (8): 3171–5. DOI:10.1073/pnas.74.8.3171. PMID 269380.
  4. ↑ Chow, L. T. (1977). «A map of cytoplasmic RNA transcripts from lytic adenovirus type 2, determined by electron microscopy of RNA:DNA hybrids». Cell 11 (4): 819–836. DOI:10.1016/0092-8674(77)90294-X. PMID 890740.
  5. ↑ Jamison SF, Crow A, and Garcia-Blanco MA (October 1, 1992). «The spliceosome assembly pathway in mammalian extracts». Molecular and Cell Biology 12 (10): 4279–87. PMID 1383687.
  6. ↑ Seraphin B. and Rosbash M. (1989). «Identification of functional U1 snRNA pre-messenger RNA complexes committed to spliceosome assembly and splicing». Cell 59 (2): 349–58. DOI:10.1016/0092-8674(89)90296-1. PMID 2529976.
  7. ↑ Legrain P, Seraphin B, Rosbash M (September 1, 1988). «[mcb.asm.org/cgi/reprint/8/9/3755 Early commitment of yeast pre-mRNA to the spliceosome pathway]». Mol. Cell. Biol. 8 (9): 3755–60. PMID 3065622.
  8. ↑ Query, C. C., M. J. Moore, and P. Sharp (1994). «[www.genesdev.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=7926752 Branch nucleophile selection in pre-mRNA splicing: evidence for the bulged duplex model]». Genes Dev. 8 (5): 587–97. DOI:10.1101/gad.8.5.587. PMID 7926752.
  9. ↑ Newby M. I. and Greenbaum, N. L. (2002). «Sculpting of the spliceosomal branch site recognition motif by a conserved pseudouridine». Nature Structural Biology 9 (12): 958–65. DOI:10.1038/nsb873. PMID 12426583.
  10. ↑ Burge, C.B. Splicing precursors to mRNAs by the spliceosomes // The RNA World / Gesteland, R.F., Cech, T.R., Atkins, J.F.. — Cold Spring Harbor Lab. Press, 1999. — P. 525–60. — ISBN 0-87969-380-0.
  11. ↑ 1 2 Staley JP, Guthrie C (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.
  12. ↑ Newman AJ, Teigelkamp S and Beggs JD (1995). «[www.rnajournal.org/cgi/reprint/1/9/968 snRNA interactions at 5' and 3' splice sites monitored by photoactivated crosslinking in yeast spliceosomes]». RNA 1 (9): 968–80. PMID 8548661.
  13. ↑ Chiara MD, Palandjian L, Feld Kramer R, Reed R (1997). «[www.nature.com/emboj/journal/v16/n15/abs/7590453a.html Evidence that U5 snRNP recognizes the 3' splice site for catalytic step II in mammals]». EMBO J. 16 (15): 4746–59. DOI:10.1093/emboj/16.15.4746. PMID 9303319.
  14. ↑ Moore, M. J. and Sharp, P. A. (1993). «Evidence for two active sites in the spliceosome provided by stereochemistry of pre-mRNA splicing». Nature 365 (6444): 364–8. DOI:10.1038/365364a0. PMID 8397340.
  15. ↑ Konforti BB, Koziolkiewicz MJ, Konarska MM (1993). «Disruption of base pairing between the 5' splice site and the 5' end of U1 snRNA is required for spliceosome assembly». Cell 75 (5): 863–73. DOI:10.1016/0092-8674(93)90531-T. PMID 8252623.

Литература

  • Chapter 12, pp 311 7th ed, Vishal.
  • Alberts, Bruce. Bray, Dennis. Hookin, Karen. Johnson, Alexander, Lewis, Julian, Raff, Martin, Roberts, Keith. Walter, Peter. essential cell biology Second edition, GS Garland Science, Taylor & Francis Group, NEW YORK AND LONDON.
  • Nilsen T (2003). «The spliceosome: the most complex macromolecular machine in the cell?». Bioessays 25 (12): 1147-9. PMID 14635248.
  • Cvitkovic, I., & Jurica, M. S. (2013) [nar.oxfordjournals.org/content/41/D1/D132.full Spliceosome Database: a tool for tracking components of the spliceosome]. Nucleic acids research, 41(D1), D132-D141.
Посттранскрипционные модификации
Ядерные
Факторы пре-мРНК
PLRG1[en] (PRPF3 • PRPF4[en] • PRPF4B[en] • PRPF6[en] • PRPF8 • PRPF18 • PRPF19[en] • PRPF31 • PRPF38A • PRPF38B • PRPF39 • PRPF40A[en] • PRPF40B[en])
Цитозольные
Эндомембранная система
Цитоскелет
Эндосимбионты
Другие внутренние органеллы
Внешние органеллы

Отрывок, характеризующий Сплайсосома

После обеда Наташа, по просьбе князя Андрея, пошла к клавикордам и стала петь. Князь Андрей стоял у окна, разговаривая с дамами, и слушал ее. В середине фразы князь Андрей замолчал и почувствовал неожиданно, что к его горлу подступают слезы, возможность которых он не знал за собой. Он посмотрел на поющую Наташу, и в душе его произошло что то новое и счастливое. Он был счастлив и ему вместе с тем было грустно. Ему решительно не об чем было плакать, но он готов был плакать. О чем? О прежней любви? О маленькой княгине? О своих разочарованиях?… О своих надеждах на будущее?… Да и нет. Главное, о чем ему хотелось плакать, была вдруг живо сознанная им страшная противуположность между чем то бесконечно великим и неопределимым, бывшим в нем, и чем то узким и телесным, чем он был сам и даже была она. Эта противуположность томила и радовала его во время ее пения.
Только что Наташа кончила петь, она подошла к нему и спросила его, как ему нравится ее голос? Она спросила это и смутилась уже после того, как она это сказала, поняв, что этого не надо было спрашивать. Он улыбнулся, глядя на нее, и сказал, что ему нравится ее пение так же, как и всё, что она делает.
Князь Андрей поздно вечером уехал от Ростовых. Он лег спать по привычке ложиться, но увидал скоро, что он не может спать. Он то, зажжа свечку, сидел в постели, то вставал, то опять ложился, нисколько не тяготясь бессонницей: так радостно и ново ему было на душе, как будто он из душной комнаты вышел на вольный свет Божий. Ему и в голову не приходило, чтобы он был влюблен в Ростову; он не думал о ней; он только воображал ее себе, и вследствие этого вся жизнь его представлялась ему в новом свете. «Из чего я бьюсь, из чего я хлопочу в этой узкой, замкнутой рамке, когда жизнь, вся жизнь со всеми ее радостями открыта мне?» говорил он себе. И он в первый раз после долгого времени стал делать счастливые планы на будущее. Он решил сам собою, что ему надо заняться воспитанием своего сына, найдя ему воспитателя и поручив ему; потом надо выйти в отставку и ехать за границу, видеть Англию, Швейцарию, Италию. «Мне надо пользоваться своей свободой, пока так много в себе чувствую силы и молодости, говорил он сам себе. Пьер был прав, говоря, что надо верить в возможность счастия, чтобы быть счастливым, и я теперь верю в него. Оставим мертвым хоронить мертвых, а пока жив, надо жить и быть счастливым», думал он.


В одно утро полковник Адольф Берг, которого Пьер знал, как знал всех в Москве и Петербурге, в чистеньком с иголочки мундире, с припомаженными наперед височками, как носил государь Александр Павлович, приехал к нему.
– Я сейчас был у графини, вашей супруги, и был так несчастлив, что моя просьба не могла быть исполнена; надеюсь, что у вас, граф, я буду счастливее, – сказал он, улыбаясь.
– Что вам угодно, полковник? Я к вашим услугам.
– Я теперь, граф, уж совершенно устроился на новой квартире, – сообщил Берг, очевидно зная, что это слышать не могло не быть приятно; – и потому желал сделать так, маленький вечерок для моих и моей супруги знакомых. (Он еще приятнее улыбнулся.) Я хотел просить графиню и вас сделать мне честь пожаловать к нам на чашку чая и… на ужин.
– Только графиня Елена Васильевна, сочтя для себя унизительным общество каких то Бергов, могла иметь жестокость отказаться от такого приглашения. – Берг так ясно объяснил, почему он желает собрать у себя небольшое и хорошее общество, и почему это ему будет приятно, и почему он для карт и для чего нибудь дурного жалеет деньги, но для хорошего общества готов и понести расходы, что Пьер не мог отказаться и обещался быть.
– Только не поздно, граф, ежели смею просить, так без 10 ти минут в восемь, смею просить. Партию составим, генерал наш будет. Он очень добр ко мне. Поужинаем, граф. Так сделайте одолжение.
Противно своей привычке опаздывать, Пьер в этот день вместо восьми без 10 ти минут, приехал к Бергам в восемь часов без четверти.
Берги, припася, что нужно было для вечера, уже готовы были к приему гостей.
В новом, чистом, светлом, убранном бюстиками и картинками и новой мебелью, кабинете сидел Берг с женою. Берг, в новеньком, застегнутом мундире сидел возле жены, объясняя ей, что всегда можно и должно иметь знакомства людей, которые выше себя, потому что тогда только есть приятность от знакомств. – «Переймешь что нибудь, можешь попросить о чем нибудь. Вот посмотри, как я жил с первых чинов (Берг жизнь свою считал не годами, а высочайшими наградами). Мои товарищи теперь еще ничто, а я на ваканции полкового командира, я имею счастье быть вашим мужем (он встал и поцеловал руку Веры, но по пути к ней отогнул угол заворотившегося ковра). И чем я приобрел всё это? Главное умением выбирать свои знакомства. Само собой разумеется, что надо быть добродетельным и аккуратным».
Берг улыбнулся с сознанием своего превосходства над слабой женщиной и замолчал, подумав, что всё таки эта милая жена его есть слабая женщина, которая не может постигнуть всего того, что составляет достоинство мужчины, – ein Mann zu sein [быть мужчиной]. Вера в то же время также улыбнулась с сознанием своего превосходства над добродетельным, хорошим мужем, но который всё таки ошибочно, как и все мужчины, по понятию Веры, понимал жизнь. Берг, судя по своей жене, считал всех женщин слабыми и глупыми. Вера, судя по одному своему мужу и распространяя это замечание, полагала, что все мужчины приписывают только себе разум, а вместе с тем ничего не понимают, горды и эгоисты.
Берг встал и, обняв свою жену осторожно, чтобы не измять кружевную пелеринку, за которую он дорого заплатил, поцеловал ее в середину губ.
– Одно только, чтобы у нас не было так скоро детей, – сказал он по бессознательной для себя филиации идей.
– Да, – отвечала Вера, – я совсем этого не желаю. Надо жить для общества.
– Точно такая была на княгине Юсуповой, – сказал Берг, с счастливой и доброй улыбкой, указывая на пелеринку.
В это время доложили о приезде графа Безухого. Оба супруга переглянулись самодовольной улыбкой, каждый себе приписывая честь этого посещения.
«Вот что значит уметь делать знакомства, подумал Берг, вот что значит уметь держать себя!»
– Только пожалуйста, когда я занимаю гостей, – сказала Вера, – ты не перебивай меня, потому что я знаю чем занять каждого, и в каком обществе что надо говорить.
Берг тоже улыбнулся.
– Нельзя же: иногда с мужчинами мужской разговор должен быть, – сказал он.
Пьер был принят в новенькой гостиной, в которой нигде сесть нельзя было, не нарушив симметрии, чистоты и порядка, и потому весьма понятно было и не странно, что Берг великодушно предлагал разрушить симметрию кресла, или дивана для дорогого гостя, и видимо находясь сам в этом отношении в болезненной нерешительности, предложил решение этого вопроса выбору гостя. Пьер расстроил симметрию, подвинув себе стул, и тотчас же Берг и Вера начали вечер, перебивая один другого и занимая гостя.
Вера, решив в своем уме, что Пьера надо занимать разговором о французском посольстве, тотчас же начала этот разговор. Берг, решив, что надобен и мужской разговор, перебил речь жены, затрогивая вопрос о войне с Австриею и невольно с общего разговора соскочил на личные соображения о тех предложениях, которые ему были деланы для участия в австрийском походе, и о тех причинах, почему он не принял их. Несмотря на то, что разговор был очень нескладный, и что Вера сердилась за вмешательство мужского элемента, оба супруга с удовольствием чувствовали, что, несмотря на то, что был только один гость, вечер был начат очень хорошо, и что вечер был, как две капли воды похож на всякий другой вечер с разговорами, чаем и зажженными свечами.
Вскоре приехал Борис, старый товарищ Берга. Он с некоторым оттенком превосходства и покровительства обращался с Бергом и Верой. За Борисом приехала дама с полковником, потом сам генерал, потом Ростовы, и вечер уже совершенно, несомненно стал похож на все вечера. Берг с Верой не могли удерживать радостной улыбки при виде этого движения по гостиной, при звуке этого бессвязного говора, шуршанья платьев и поклонов. Всё было, как и у всех, особенно похож был генерал, похваливший квартиру, потрепавший по плечу Берга, и с отеческим самоуправством распорядившийся постановкой бостонного стола. Генерал подсел к графу Илье Андреичу, как к самому знатному из гостей после себя. Старички с старичками, молодые с молодыми, хозяйка у чайного стола, на котором были точно такие же печенья в серебряной корзинке, какие были у Паниных на вечере, всё было совершенно так же, как у других.


Пьер, как один из почетнейших гостей, должен был сесть в бостон с Ильей Андреичем, генералом и полковником. Пьеру за бостонным столом пришлось сидеть против Наташи и странная перемена, происшедшая в ней со дня бала, поразила его. Наташа была молчалива, и не только не была так хороша, как она была на бале, но она была бы дурна, ежели бы она не имела такого кроткого и равнодушного ко всему вида.
«Что с ней?» подумал Пьер, взглянув на нее. Она сидела подле сестры у чайного стола и неохотно, не глядя на него, отвечала что то подсевшему к ней Борису. Отходив целую масть и забрав к удовольствию своего партнера пять взяток, Пьер, слышавший говор приветствий и звук чьих то шагов, вошедших в комнату во время сбора взяток, опять взглянул на нее.
«Что с ней сделалось?» еще удивленнее сказал он сам себе.
Князь Андрей с бережливо нежным выражением стоял перед нею и говорил ей что то. Она, подняв голову, разрумянившись и видимо стараясь удержать порывистое дыхание, смотрела на него. И яркий свет какого то внутреннего, прежде потушенного огня, опять горел в ней. Она вся преобразилась. Из дурной опять сделалась такою же, какою она была на бале.
Князь Андрей подошел к Пьеру и Пьер заметил новое, молодое выражение и в лице своего друга.
Пьер несколько раз пересаживался во время игры, то спиной, то лицом к Наташе, и во всё продолжение 6 ти роберов делал наблюдения над ней и своим другом.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Сплайсосома&oldid=77852340»