Механизм сплайсинга Общие закономерности строения спласосомы




Скачать 54.53 Kb.
НазваниеМеханизм сплайсинга Общие закономерности строения спласосомы
Дата публикации05.04.2013
Размер54.53 Kb.
ТипЗакон
odtdocs.ru > Биология > Закон


Table of Contents

ВВедение 2

Сплайсинг и его место в экспресии генов. 2

Механизм сплайсинга 2

Общие закономерности строения спласосомы 2

Основные этапы сборки и функционирования аппарата сплайсосомы 2

Роль внутримолекулярной структуры U2 в сплаисинге 3

Вторичная структура взаимодействующих RNA компонентов и их функциональная роль в сплайсинге. 4

References 6



ВВедение

Сплайсинг и его место в экспресии генов.


Механизм сплайсинга встречается у всех организмов обладающих достаточно сложно организованным геномом. Общий принцип сплайсинга заключается в вырезании из pre-mRNA частей молекулы не принимающих непосредственное участие (интроны) в образовании белка, и сшивки информационно нагруженных частей (экзоны) в единую «зрелую» молекулу mRNA. Реализация тем не менее различается в зависимости от эволюционного развития данного механизма у объекта. Так в простейшем случае интрон имеет консервативную структуру нужную для принятия должной ориентации в пространстве и независимого сплайсинга. Подобные самосплайсирующиеся интроны относят ко второму типу. Интроны же первого типа обладают менее строгой организацией и требуют для своего вырезания RNA-белковой машины, с которой взаимодействуют посредством ограниченного набора константных районов. Среди данных участков pre-mRNA стоит отметить 5' и 3' сайты сплайсинга (5'СС и 3'СС) , которые определяют границы интрон-экзонной структуры гена(for review, see Burge et al. 1999 из (Hilliker2007)). Точку ветвления (BPS) или бранч сайт места замыкания петли лариата — побочный продукт сплайсинга, представляющий собой интрон замкнутый 5' концом на активный нуклеотид бранч сайта. И полипиримидиновый тракт — CT богатый район между BPS и 3' СС.

Примечательно, что U2 и U6 взаимодействуют через спаривание оснований (Datta and Weiner 1991; Madhani and Guthrie 1992; Sun and Manley 1995; Hilliker and Staley2004) и в отсутствие белков участвующих в сплайсинг-связанных реакциях, предполагают что U2 и U6 обеспечивают катализ напрямую (Valadkhan and Manley 2001, 2003) по (Hilliker2007).
^

Механизм сплайсинга

Общие закономерности строения спласосомы


Каждая snRNP содержит одну snRNA (за исключением U4/U6) и различное число комплекс специфичных белков.(Wahl2009) Так человеческая 17S U2 snRNP содержит в добавок к Sm белкам, как минимум 11 U2-специфичных белков (Behrens1993). Дополнително комплексы U1,U2,U4 и U6 содержат семь Sm белков.(Wahl2009).
^

Основные этапы сборки и функционирования аппарата сплайсосомы


На протяжении всего отрезка времени жизни сплайсосома фиксируется в виде отдельных комплексов, отделенных между собой группой событий в виде слабых RNA:RNA RNA:белок взаимодействий осуществляющих контроль правильности опознания, формирования и функционирования механизма сплайсинга.

E комплекс участвует в начальном опознании контрольных последовательностей в интроне. Таким образом, U1 snRNP ATP независимо присоединяется к 5'SS. Так как большинство важных RNA-RNA соединений формируются в сплайсосоме слабыми, для стабилизации U1snRNA помимо собственных белков RNP комплекса привлекаются серин-аргенин-богатые (SR) белки.

С друго стороны к бранч сайту и полипиримидиновому тракту присоеддиняются SF1/BBP (у млекопитающих у BBP у дрожжей) и U2 вспомогательный фактор (U2AF) соответственно. Присоединение белков к сайтам происходит одновременно с их связыванием друг с другом через RNA узнающий мотив (RRM) расположенный на U2AF65 (одна из двух субъединиц U2AF весом 65 kDa), в то время как U2AF35 связывается с AG динуклеотидом на 3'SS. (Wahl2009)

A комплекс начинается с ATP зависимого присоединения U2 к BPS, соединение стабилизируется гетеромерным белковым комплексом SF3a и SF3b входящим в U2 snRNP, а также аргенин-серин-богатым доменом белка U2AF65. И таким образом может считаться этапом на котором происходит констатация факта правильного опознания. Присоединение U2 ведет к смещению SF1/BBP из BPS. Показано что у млекопитающих Более того SF3b155 связывается с C-концевым RRM (Wahl2009)

p14..

позже связь смещается ассоциацией SF3b14a/p14 с аденозином BPS

(Will2001)

Более того SF3b155 взаимодействует теперь с C-концевым RRM из U2AF65

B комплекс образуется соединением c U4/U6.U5. И активируется в (B*) отщеплением или дестабилизацией U1 U4. В результате чего происходит первая реакция транс эстерификации, связанная с продуктом сплайсосома обозначается, как C комплекс. После второй реакции (реакция соединения органического спирта и сложного эфира) сплайсосома диссоциирует и освобождает mRNA, а также U2 U5 U6 snRNA.(Will2001)
^

Роль внутримолекулярной структуры U2 в сплаисинге


Внутримолекулярная структура U2 участвует в лигирование после отщепления 5' сайта экзона сплайсосомы. Осуществление которого требует изменения положения субстрата, для совмещения реактантов, что вероятно осуществляется через разрушение U6/5' сайта сплайсинга и U2/бранч сайт взаимодействия (Konarska2006); Smith et al. 2007) по (Mefford2009). В работе Конарской доказывается необходимость разрушения связи U6 с 5' СС для второго этапа трансэстерификации, судьба связи в районе BPS в свою очередь не до конца определена и считаются возможными оба варианта поведения BPS (как удаления бранча из каталитического центра так и сохранение связи) (Konarska2006) В частности определено, что после диссоциации 5' СС/U6 связи (Konarska2006) U6 связывается с 3' СС через неизвестные элементы (Schwer and Guthrie 1992). Предполагается что даже если сплайсосома удаляет бранч связанный продукт из ассоциативного сайта, она тем не менее взаимодействует с бранч структурой на химической стадии лигирования экзона для контроля сплайсинга и вероятно ограничения (закрытия) активного бранч сайта (Mayas et al. 2006 по (Hilliker2007))


^ Рисунок 1. написать чего...(Hilliker2007)
Стебель II лежащий ниже BPS связывающего сайта может регулировать связывание свободной U2 snRNP с бранч сайтом перемещением между двумя связанными взаимно исключающими структурами шпилька IIa и стебель IIc; стебель IIc строится из взаимодействия между последовательностью петли в шпильке IIa и консервативной, нижележащей последовательностью (Рисунок 1; Zavanelli and Ares 1991; Zavanelli et al. 1994). Шилька IIa, требуется для отщепления 5' СС (Aresand Igel 1990), обеспечивает пресплайсмосомную структуру (Zavanelli and Ares 1991; Zavanelli et al. 1994), во время которой U2 snRNP связывает BPS. Для контраста, стебель IIc ингибирует пресплайсосомную формацию (Zavanelli and Ares 1991; Zavanelli et al. 1994). Конформация U2 с шпилькой IIa облегчается DExD/H box

ATPase Prp5p, отвечающей таким образом за ATP-зависимую пресплайсмосомную формацию (Perriman and Ares 2007).(Konarska2006)
^

Вторичная структура взаимодействующих RNA компонентов и их функциональная роль в сплайсинге.



Рисунок 2. Модель snRNA вторичной структуры каталитического ядра. U6 обозначена черным цветом, U2 - светлая. Комплиментарность U2-A30/U6-U54 пунктирная из-за ее слабой консервативности. Также изображена U2/U6 цепь II, U6 ISL, U2/бранч сайт взаимодействие и контакт U6/5' сайт сплайсинга. U5 убрана для наглядности(Mefford2009).
Очевидно что для прохождения реакций сплайсинга необходим ряд конформаций субстратов, которые могут достигаться как внутримолекулярной структурой сплйсируемой pre-mRNA встречаемой у самосплайсирующихся интронов. Либо быть следствием взаимодействия pre-mRNA с U2/U6 цепью I (Рисунок 2), которая сформирована из двух коротких цепочек Ia и Ib, отделенных двух нуклеотидным выпетливанием в U2 (Mefford2009).

Спираль Ia проксимальная как к U6/5' сайту сплайсинга так и к U2/бранч связи, предполагают, что спираль Ia совмещает субстраты для расщепления 5' сайта сплайсинга, но гипотеза все еще не подтверждена экспериментальными данными (Madhani and Guthrie 1992). Спираль Ib содержит инвариант AGC триплета U6 предположительно для связывания каталитического металла (Fabrizio and Abelson 1992; Yu et al. 1995), по аналогии с каталитическим триплетом инитронов группы II (Toor et al. 2008), но все еще не было показано что спираль Ib функционирует во время обоих каталитических шагов.

U2/U6 спираль I важна для жизнеспособности у почкующихся (budding) дрожжей и мутации в обоих snRNA которые разрушают спираль I блокируют активацию сплайсосомы прямо перед вырезанием 5' сайта сплайсинга (Madhani and Guthrie 1992; McPheeters and Abelson 1992; Ryan and Abelson 2002), но эти дефекты не связаны с U2/U6 спиралью I. Эти спирали консервативны в U2- и U12-зависимых сплйсосомах многоклеточных (Tarn and Steitz 1996) и необходимы для вырезания 5' сайта сплайсинга у млекопитающих (Wolff et al. 1994; Sun and Manley 1995),но не известно до или после стадии вырезания 5' сайта сплайсинга. Пока только одно исследование предполагает что U2/U6 спираль Ib способствует вырезанию абберантных 5' сайтов сплайсинга (Luukkonen and Seraphin 1998), но оставляет не выясненным роль спирали Ib в каталитической стадии стадии канонического вырезания 5' сайта сплайсинга. Более того, NMR структура показывает альтернативную строение U2/U6 спирали I, где спираль Ib замещена двумя внутремолекулярными связями, конформация которых предположительно обеспечивает способствует вырезанию 5' сайта сплайсинга (Sashital et al. 2004) (Mefford2009).

References

Hilliker, AK., Mefford, MA. and Staley, JP. (2007). U2 toggles iteratively between the stem IIa and stem IIc conformations to promote pre-mRNA splicing. Genes Dev. 21, 821-834.

Wahl, MC., Will, CL. and Lührmann, R. (2009). The spliceosome: design principles of a dynamic RNP machine. Cell 136, 701-718.

Behrens, SE., Tyc, K., Kastner, B. et al. (1993). Small nuclear ribonucleoprotein (RNP) U2 contains numerous additional proteins and has a bipartite RNP structure under splicing conditions. Mol. Cell. Biol. 13, 307-319.

Will, CL., Schneider, C., MacMillan, AM. et al. (2001). A novel U2 and U11/U12 snRNP protein that associates with the pre-mRNA branch site. EMBO J. 20, 4536-4546.

Konarska, MM., Vilardell, J. and Query, CC. (2006). Repositioning of the reaction intermediate within the catalytic center of the spliceosome. Mol. Cell 21, 543-553.

Mefford, MA. and Staley, JP. (2009). Evidence that U2/U6 helix I promotes both catalytic steps of pre-mRNA splicing and rearranges in between these steps. RNA 15, 1386-1397.



Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Урок в 7 классе. Тема урока: «Класс Паукообразные. Особенности строения и жизнедеятельности»
...

Общие принципы организации распределённого хранения и обработки объектов
Сложные объекты использующие механизм SubItems, то есть содержат в себе списки подчинённых объектов

Зоология как наука. Признаки и многообразие животных. Роль зоологии...
Среда обитания и особенности внешнего строения рыб. Приспособленность внешнего строения рыб к среде обитания

Формирование метапредметных компетенций на уроках русского языка...
Необходимо, на мой взгляд, выработать механизм поэтапных действий по изменению или дополнению уже сложившейся в школе образовательной...

Положение о корпоративной компьютерной сети (ккс). 1 Общие положения
Настоящее положение определяет механизм регулирования совместной работы руководства компьютерной сети (ккс), структурных подразделений,...

Тормозной механизм и ступица заднего колеса зил 5301
Техника Грузовые зил 5301 Тормозная система и ее элементы Тормозная система Тормозной механизм и ступица заднего колеса

Базовый уровень. Вопрос закономерности изменения химических свойств...

Методические рекомендации к порядку выплаты премий федеральным государственным...
Минюсте России 10. 01. 2007 N 8724), определяют общий механизм рационального распределения образовавшейся экономии по фонду оплаты...

Учреждения дополнительного образования, как механизм социализации детей и подростков

Структурная организация клетки
Какие особенности строения митохондрий привели к увеличению внутренней поверхности ее мембраны?

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
odtdocs.ru
Главная страница