Mala nuklearna RNK

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу

Mala jedarna RNK (mjRNK), opšte poznata kao U-RNK, je klasa malih molekula RNK koji se nalaze unutar splajsnih pega i Kahalnih tela u jedrima eukariotskih ćelija. Prosečna dužina mjRNK je oko 150 nukleotida. Oni se transkribuju RNK polimerazom II ili RNK polimerazom III, a istraživanja su pokazala da je njihova primarna funkcija u obradi preinformacione RNK (hjRNK) u jedru. Ovi molekuli isto tako pomažu u regulaciji faktora transkripcije (7SK RNK) ili RNK polimeraze II (B2 RNK), i održavanju telomera.[1][2]

snRNK su uvek povezane s nizom specifičnih proteina, a kompleksi se nazivaju mali ribonukleoproteini (snRNP, sa čestim izgovarom „snrnp”). Svaka snRNP čestica se sastoji od nekoliko Sm proteina, u snRNK komponenti i snRNP-specifičnih proteina. Najčešći komponente snRNK ovih kompleksa su poznate, kao što su: U1 splajsozomna RNK, U2 splajsozomna RNK, U4 splajsozomna RNK, U5 splajsozomna RNK, i U6 splajsozomna RNK,

Njihova nomenklatura proizilazi iz visokog uridinskog sadržaja. Otkrivene su slučajno tokom gel elektroforeze 1966 godine.[3] Neočekivani tip RNK je pronađen i istražen u tom gelu. Kasnija analiza je pokazala da su ove RNK bile visoko uridinirane i uspostavljene u jedru.

Velika grupa snRNP je poznata kao male jedarne RNK (snoRNK). To su mali RNK molekuli koji igraju ključnu ulogu u RNK biogenezi i vode hemijske modifikacije ribosomne RNK (rRNK) i drugih RNK gena (tRNK i snRNP). Nalaze se u jedarcima i Kahalnim telima eukariotskih ćelija (glavnim mestima sinteze RNK), koje se nazivaju scaRNK (mala RNK specifična za Kahalno telo).

Klase snRNK[уреди]

snRNK se često dele u dve klase, na osnovu opštih obeležja sekvence, kao i na asociranom proteinskom faktoru, kao što je RNK - vezanje LSm proteina.[4]

Prva klasa, poznata kao Sm-klasa snRNK, mnogo šire je proučavana, a čine je: U1, U2, U4, U4atac, U5, U7, U11, i U12. Sm-klasa snRNK se transkribuje pomoću enzima polimeraze II. Pre-snRNK se transkribuju i dobijaju neobičnu 7-metilguanozinsku 5' kapu u jedru. U citoplazmu izlaze kroz jedarne pore za dalje procesovanje. U citoplazmi, snRNK biva 3’ skraćena čime se formiraju strukture matične petlje, i podleže hipermetilaciji 5' kape uz formiranje trimethilguanozina.[5] Matične 3’ stem strukture su neophodne radi prepoznavanja sa proteinom preživljanja motonog neurona (SMN).[6] Ovaj kompleks kompletira snRNK u stabilne ribonuleoproteine (RNP). Modifikovana 5’ kapa je onda neophodna za ulaz snRNP nazad u jedro. Sve ove uridinom bogate snRNK, izuzev U7, formiraju osnovu splajseozoma. Prerada ili otklanjanje introna, glavni je aspekt posttranskripcione modifikacije, i odvija se samo u jedru eukariota. Za U7 je nađeno da snRNK funkcioniše u histonskoj obradi pre-iRNK.

Druga klasa, poznata kao Lsm-klasa, sastoji se od U6 i U6atac. Lsm-klasa snRNK se trankribuje posredstvom RNK polimeraze III i nikad ne napušta jedro, za razliku od Sm-klase snRNK. Lsm-klasa snRNK molekula sadrži 5'-γ-monometilfosfatnu kapu[7] i 3' matičnu petlju, a završava se pojasom uridina koji formira veze sa različitim heteroheptamernim prstenovim Lsm proteina.[8]

snRNK u splajsozomu[уреди]

Poređenje glavnog i manjeg mehanizma splajsovanja RNK

Splajsozomi su glavna komponenta u jednom integralnom koraku sazrevanja prekurzorske RNK kod eukariota. Greška čak i u jednom nukleotidu može da bude razorna za ćeliju, te je potreban pouzdan i ponovljiv način obrade RNK, kako bi se osigurao opstanak ćelije. Splajsozom je veliki kompleks protein i RNK, koji se sastoji od pet malih jedarnih RNK (U1, U2, U4, U5, i U6) i preko 150 proteina. snRNK zajedno sa asociranim proteinima formira ribonukleoproteinske komplekse (snRNP), koji se vezuju za specifične sekvence na pre-iRNK supstratu.[9] Ovaj složeni proces rezultira u dve uzastopne reakcije transesterifikacije. Ove reakcije proizvode slobodne introne i spojaju parove eksona čime se formira maturisana iRNK. Postoje dve zasebne klase splajsozoma. Glavna klasa, koja je daleko zastupljenija u eukariotskim ćelijama, prvenstveno prerađuje U2-tip introna. Početni korak prerade je vezanje U1 snRNP i njegovih asociranih proteina za 5' splajsni kraj snRNK. Time se stvara izvršni kompleks koji će ograničiti hnRNK na splajsni put.[10] Zatim, U2 snRNP se regrutuje na splajsozomnom mestu vezivanj i formira se kompleks A.[11] U2 snRNK menja konformaciju hnRNA-snRNP kompleksa, otkrivajući nukleotide koji su podesni za splajsovanje. Nakon promene konformacije, U4/U5/U6 tri-snRNP kompleks se vezuje za kompleks A čime se formira struktura poznata kao kompleks B. Nakon preuređenja, formira se kompleks C, i splajsozom se aktivira za katalizu.[12]

Pored ovog glavnog splajsozomnog kompleksa, postoji mnogo manje zastupljeni (~1%) manji splajsozom. Ovaj kompleks se sastoji od U11, U12, U4atac, U6atac i U5 snRNP. Ovi snRNP molekuli su funkcioni analozi snRNP molekula korištenih u glovnom splajsozomu. Manji splajsozomi splajsuje U-12 vrstu introna. Dve vrste introna se uglavnom razlikuju u lokacijama prerade: introni U2-tipa imaju GT-AG 5' i 3' spojna mesta, dok U12-tip introna ima AT-AC u njihovim 5' i 3' završecima. Manji splajsozom obavlja svoju funkciju koristeći drugačije puteve u odnosu na glavni splajsozom.

U1 snRNK[уреди]

Predviđena sekundarna struktura i konzervirana sekvenca U1 snRNK

U1 snRNP je inicijator splajsozomne aktivnosti u ćelijskom uparivanju baza sa hnRNA. U glavnom splajsozomu, prema eksperimentalnim podacima, U1 snRNP je prisutan u jednakim stehiometrijskim odnosima sa U2, U4, U5 i U6 snRNP. Međutim, količina U1 snRNP u ljudskim ćelijama je daleko veća nego drugih snRNP.[13] Pomoću uklanjanja gena U1 snRNK u HeLa ćelijama, studije su pokazale da U1 snRNK ima veliki značaj za ćelijsko funkcionisanje. Kada su U1 snRNK geni nokautirani, genomski mikročipovi su pokazali povećanu akumulaciju neprerađene pre-mRNK.[14] Osim toga, nokaut je pokazao da uzrokuje prerano razlaganje i poliadenilaciju, prvenstveno u intronima koji se nalaze u blizini početka transkripta. Kada su nokautirani drugi na uridinu bazirani snRNP, ovaj efekat nije uočen. Stoga, U1 snRNK-pre-mRNK uparivanje baza je pokazalo da štiti pre-mRNK od poliadenilacije, kao i od preuranjenog presecanja. Ova posebna zaštita može se objasniti prekobrojnost U1 snRNK u ćeliji.

SnRNP i bolesti čoveka[уреди]

Putem proučavanja malih jedarskih ribonukleoproteina (snRNP) i malih jedarskih (sno)RNP, omogućeno je bolje razumevanje mnogih važnih bolesti.

Spinalna mišićna atrofija: Mutacije gena za opstanak motornih neurona-1 (SMN1) dovode do degeneracije kičmenih motornih neurona i teških poremećaja funkcije mišića. Protein SCG okuplja snRNP Sm-klase, a verovatno i snRNP molekule i druge RNP-ove.[15] Spinalna mišićna atrofija pogađa 1/6.000 osoba i drugi je vodeći uzrok neuromišićne bolesti, nakon Dišenove mišićne distrofije.[16]

Kongenitalna diskeratoza: Mutacije u kompleksu snRNP su takođe zabeležene kao uzrok ove bolesti, retkog sindroma koji se javlja kao nenormalna promena na koži, noktima i membranama sluzokože. Neke ultimatne promene koje izaziva ova bolest uključuju poremećaje koštane srži, kao i kancere. Pokazano je da ovaj sindrom nastaje zbog mutacija višestrukih gena, uključujući diskerin, RNK telomerazu i telomerazu reverzne transkriptaze.[17]

Prader-Vilijev sindrom: Ovaj sindrom pogađa više od 1/12.000 ljudi, a ispoljava se kao ekstremna glad, kognitivni i etološki problemi, loš mišićni tonus i nizak rast.[18] Sindrom je povezan sa uklanjanjem regije očevog hromozoma 15 koji nije izražen na hromozomu majke. Ova regija uključuje moždano specifičnu snRNK čija meta je serotonin-2C receptor iRNK.

Vidi još[уреди]

Reference[уреди]

  1. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 978-9958-9344-1-4.
  2. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 978-9958-9344-8-3.
  3. ^ Hadjiolov, A.A.; Venkov, P.V.; Tsanev, R.G. (новембар 1966). „Ribonucleic acids fractionation by density-gradient centrifugation and by agar gel electrophoresis: A comparison”. Analytical Biochemistry. 17 (2): 263—267. doi:10.1016/0003-2697(66)90204-1. Приступљено 12. 12. 2014. 
  4. ^ Matera, A. Gregory; Terns, Rebecca M.; Terns, Michael P. (март 2007). „Non-coding RNAs: lessons from the small nuclear and small nucleolar RNAs”. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8 (3): 209—220. PMID 17318225. doi:10.1038/nrm2124. Приступљено 12. 12. 2014. 
  5. ^ Hamm, Jörg; Darzynkiewicz, Edward; Tahara, Stanley M.; Mattaj, Iain W. (1990). „The trimethylguanosine cap structure of U1 snRNA is a component of a bipartite nuclear targeting signal”. Cell. 62 (3): 569—577. doi:10.1016/0092-8674(90)90021-6. 
  6. ^ Sattler, Michael; Selenko, Philipp; Sprangers, Remco; Stier, Gunter; Bühler, Dirk; Fischer, Utz (1. 01. 2001). „SMN Tudor domain structure and its interaction with the Sm proteins”. Nature Structural Biology. 8 (1): 27—31. PMID 11135666. doi:10.1038/83014. Приступљено 12. 12. 2014. 
  7. ^ Singh, R; Reddy, R (новембар 1989). „Gamma-monomethyl phosphate: a cap structure in spliceosomal U6 small nuclear RNA.”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (21): 8280—3. PMID 2813391. doi:10.1073/pnas.86.21.8280. 
  8. ^ Kiss, Tamás (1. 12. 2004). „Biogenesis of small nuclear RNPs”. Journal of Cell Science. 117 (25): 5949—5951. PMID 15564372. doi:10.1242/jcs.01487. Приступљено 12. 12. 2014. 
  9. ^ Guo, Zhuojun; Karunatilaka, Krishanthi S; Rueda, David (1. 11. 2009). „Single-molecule analysis of protein-free U2–U6 snRNAs”. Nature Structural & Molecular Biology. 16 (11): 1154—1159. doi:10.1038/nsmb.1672. 
  10. ^ Legrain, P; Seraphin, B; Rosbash, M (септембар 1988). „Early Commitment of Yeast Pre-mRNA to the Spliceosome Pathway”. Molecular and Cellular Biology. 8 (9): 3755—3760. doi:10.1128/MCB.8.9.3755. Приступљено 12. 12. 2014. 
  11. ^ Newby, Meredith I.; Greenbaum, Nancy L. (11. 11. 2002). „Sculpting of the spliceosomal branch site recognition motif by a conserved pseudouridine”. Nature Structural Biology. 9 (12): 958—965. PMID 12426583. doi:10.1038/nsb873. Приступљено 12. 12. 2014. 
  12. ^ Burge, Christopher B; Tuschl, Thomas; Sharp, Phillip A (1999). „Splicing of Precursors to mRNAs by the Spliceosomes”. CSH Monographs Volume 37 (1999): The RNA World, 2nd Ed.: The Nature of Modern RNA Suggests a Prebiotic RNA World: 525—560. doi:10.1101/087969589.37.525. 
  13. ^ Baserga, Susan J; Steitz, Joan A (1993). „The Diverse World of Small Ribonucleoproteins”. CSH Monographs Volume 24 (1993): The RNA World: 359—381. doi:10.1101/087969380.24.359. Приступљено 12. 12. 2014. 
  14. ^ Kaida, Daisuke; Berg, Michael G.; Younis, Ihab; Kasim, Mumtaz; Singh, Larry N.; Wan, Lili; Dreyfuss, Gideon (29. 09. 2010). „U1 snRNP protects pre-mRNAs from premature cleavage and polyadenylation”. Nature. 468 (7324): 664—668. doi:10.1038/nature09479. Приступљено 12. 12. 2014. 
  15. ^ Matera, A Gregory; Shpargel, Karl B (јун 2006). „Pumping RNA: nuclear bodybuilding along the RNP pipeline”. Current Opinion in Cell Biology. 18 (3): 317—324. doi:10.1016/j.ceb.2006.03.005. Приступљено 12. 12. 2014. 
  16. ^ Sarnat H. B. (2011): Spinal muscular atrophies. In: Kliegman RM, Behrman RE, Jenson HB, Stanton BF. Nelson Textbook of Pediatrics. 19th ed. Philadelphia, Pa: Elsevier; 2011:chap 604.2.
  17. ^ (Wattendorf D. J., Muenke M. Prader–Willi syndrome. Am. Fam. Physician 72, 827–830 (2005).)
  18. ^ (Cooke DW, Divall SA, Radovick S. Normal and aberrant growth. In: Melmed S, ed. Williams Textbook of Endocrinology. 12th ed. Philadelphia, Pa: Saunders Elsevier; 2011:chap 24.)

Spoljašnje veze[уреди]