Кіріспе

SR ақуыздары – РНК тігілуіне қатысатын, консервацияланған ақуыздер отбасы. SR ақуыздары серин және аргинин аминқышқылдарының ұзақ қайталамалы тізбектерінен тұратын ақуыз доменін қамтитындықтан осылай аталады, олардың стандартты аббревиатуралары сәйкесінше "S" және "R". SR ақуыздары шамамен 200-600 аминқышқылынан тұрады және екі доменнен құралған: РНК тану мотиві (RRM) аймағы және RS домені. Бұл антидене төрт SR ақуызын (SRp20, SRp40, SRp55 және SRp75) анықтауға және олардың омыртқалы және омыртқасыз жануарларда сақталғанын көрсетуге мүмкіндік берді.

Құрылымы

SR ақуыздары RS доменімен және кем дегенде бір РНК тану мотивімен (RRM) сипатталады. RRM әдетте N-терминалына жақын орналасқан. RS домені SR ақуызының C-терминалды жағына жақын орналасқан. RS домендері SR ақуыздарының ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуін реттейді. Реттік талдауға сүйенсек, SR ақуыздары ішкі құрылымы жоқ ақуыздар болып саналады, нәтижесінде құрылымсыз RS домені пайда болады. RS доменіндегі аргинин мен сериннің фосфорилденбеген сегіз қайталануы, зарядты азайту үшін аргинин сыртқа қаратылып спиральдік пішінге ие болады, ал фосфорилденген күйде аргинин мен сериннің сегіз қайталануы "тырнақ" пішінін құрайды. SR ақуыздары бірнеше RRM домендеріне ие болуы мүмкін. Екінші RRM домені РНК тану мотивінің гомологы (RRMH) деп аталады. RRM домендері SR ақуыздарының N-ұшына жақын орналасқан. RRM домені эксонды тігісті күшейтуші тізбектерге байланысу арқылы SR ақуыздарының РНК-мен өзара әрекеттесуін қамтамасыз етеді. RRMH-ның РНК-мен өзара әрекеттесуі RRM доменімен салыстырғанда әлсіз. Ядролық магниттік резонанс (NMR) зерттеулерінен алынған мәліметтерге сәйкес, SR ақуызы SRSF1-дің RRM доменінде РНК байланыстыруға арналған бүктеме құрылымы бар. RRM домені фосфорилденген RS доменін де қорғай алады, бұл RS доменінің RRM доменіне сәйкес келетінін көрсетеді.

Орналасуы және орын ауыстыруы

SR ақуыздары цитозольде де, ядродағы ядролық ұяшықтарда да кездеседі. SR ақуыздары көбінесе ядрода табылмайды. Орналасуы SR ақуызының RS доменінің фосфорилирленуіне байланысты. RS доменінің фосфорилирленуі SR ақуыздарының ядроға енуіне және онда қалуына себеп болады. RS доменінің ішінара дефосфорилирленуі SR ақуыздарының ядродан шығуына себеп болады және фосфорильденбеген RS домендері бар SR ақуыздары цитозольде кездеседі. SR ақуыздары ядролық ұяшықтардың екі түрінде орналасқан: интерхроматин гранулалары және перихроматин фибрилдары. Интерхроматин гранулалары пре-мРНК тігілу протеиндерін сақтау және қайта құрастыру үшін қолданылады. Перихроматин фибрилдары ген транскрипциясы жүретін аймақтар болып табылады, онда SR ақуыздары РНК полимераза II-мен бірге транскрипциялық тігілу үшін байланысады. SR ақуыздарының балама тігілуді ынталандыру әрекеттері hnRNP-лерге қарама-қарсы. hnRNP экзон тігілуін тежегіштерге (ESS) байланып, экзондардың қосылуын бөгеді, сондықтан hnRNP тігілуді тежеушілер болып табылады. SR ақуыздары мен hnRNP экзондардағы ESE және ESS тізбектеріне байланысу үшін бәсекелеседі. Байланыс жасушалардағы SR ақуыздары мен hnRNP-нің концентрациясына байланысты. Егер жасушада SR ақуыздарының концентрациясы жоғары болса, SR ақуыздары ESS-ке байланысқан hnRNP-ге қарағанда ESE-ге байланысуға бейім. Егер жасушада hnRNP-нің концентрациясы жоғары болса, hnRNP ESE-ге қарағанда ESS үшін SR ақуыздарынан озып кетеді. SR ақуыздары экзоникалық тігілуді күшейтушілерге байланысу үшін бәсекелесіп, қарсы әрекет ете алады. Кейбір мәліметтер мРНК тігілу нұсқасын таңдау SR ақуыздарының салыстырмалы арақатынасына байланысты екенін көрсетеді. SR ақуыздары артық көрінеді. Тәжірибелер көрсеткендей, РНК-мен SR ақуыздарын жою C. elegans-та байқалатын фенотипті көрсетпейді. Бір SR ақуызын жоюдан кейін, басқа SR ақуызы жойылған SR ақуызының функциясын толықтыра алады. Нақты SR ақуыздарының әрекеттері нақты тіндер мен даму сатылары үшін маңызды.

Эксонға тәуелді рөлдер

SR ақуыздары U2AF35 және U2AF65-ті pre-mRNA транскриптісінің экзонындағы ESE пиримидин тізбектеріне тартып, балама жоғарғы 3' тікұшақ сайттарын таңдайды. SR ақуыздары сондай-ақ, тікұшақ сайттарының алдындағы ESE-ге байланысу арқылы әртүрлі төменгі 5' тікұшақ сайттарын таңдай алады. Болжамды механизм бойынша, SR ақуыздары жоғарғы ESE-ге байланысқанда және U1 70K-мен өзара әрекеттескенде, U1-ді 5' тікұшақ сайтына бірге тартады, нәтижесінде балама 5' тікұшақ сайты таңдалады. SR ақуыздары транскрипция кезінде Топоизомераза I-мен өзара әрекеттесу арқылы ДНК-ны тұрақтандыра алады. Топоизомераза I, Топо I, ДНК-ға байланысқанда транскрипциядан туындаған суперспиральді азайтады. Topo I ДНК-мен байланыспағанда, SR ақуызы SF2/ASF-ті фосфорилирлей алады. Topo I және SF2/ASF транскрипция ұзару кезінде SF2/ASF гипофосфорилирленгенде өзара әрекеттеседі. SR ақуыздары ұзару кезінде гипофосфорилирленуі мүмкін, бұл РНК полимераза II-ге олардың туыстығын азайтады, нәтижесінде SR ақуыздары Topo I-ге жылжуына себеп болады. Topo I SF2/ASF-пен кешенделгенде, ол енді ДНК-ның суперспиралын бұза алмайды, бұл ұзарудың тоқтауына әкеледі. Topo I S2F/ASF-ті фосфорилирлейді, бұл SR ақуыздарының РНК поли II-ге туыстығын арттырады, S2F/ASF-ті Topo I-ден РНК поли II-ге қайтарады, бұл ұзарудың жалғасуына мүмкіндік береді.

Аударма

SR ақуыздары трансляцияға тікелей және жанама түрде әсер ете алады. SR ақуызы SF2/ASF MNK2 транскриптін баламалы жұптастыру арқылы өзгертеді. MNK2 – трансляцияны бастайтын киназа. SF2/ASF деңгейі жоғары болғанда, MNK2-нің бір изоформасы пайда болады, ол MAPK тәуелсіз eIF4E фосфорилирленуін күшейту арқылы шапкаға тәуелді трансляцияны арттырады. SF2/ASF mTOR жолының, атап айтқанда S6K1 компоненттерін тартады. SF2/ASF S6K1-дің онкогендік түрін құра отырып, шапкаға тәуелді трансляцияның жиілігін арттырады. SF2/ASF полирибосомалармен өзара әрекеттесіп, mTOR жолының компоненттерін тартып, мРНҚ-ны белокке тікелей аударуға әсер ете алады. SF2/ASF S6K1 арқылы rpS6 және eIF4B фосфорилирленуін күшейтеді. 9G8 құрамында тасымалдау тізбегі бар, жұпталмаған мРНҚ трансляциясын арттырады.

Аурулар

Генетикалық әртүрлілік SR ақуыздарының баламалы тігіс әрекеттері арқасында артады, бірақ тігіс мРНК тізбектерінде мутациялар тудыруы да мүмкін. Пре-мРНК-дағы мутациялар SR ақуыздары үшін дұрыс тігіс орындарының таңдалуына әсер етуі мүмкін. SR ақуыздарының баламалы тігісіне байланысты туындаған mRNA-дағы мутациялар атаксия-телангиектазия, 1-типті нейрофиброматоз, бірнеше қатерлі ісіктер, HIV-1 және омыртқалық бұлшық ет атрофиясымен байланысты.

Қатерлі ісік

Бірнеше SR ақуыздары қатерлі ісіктерге қатысты деп саналады. SF2/ASF, SC35 және SRp20 деңгейлерінің жоғарылауы сүт безі және жұмыртқа безі қатерлі ісігінің дамуымен байланысты. SF2/ASF өкпе, бүйрек және бауыр ісіктерінде де жоғарылайды. SF2/ASF-ті кодтайтын SFRS1 гені белгілі протоонкоген болып табылады. BRCA1-дің ESE тізбегіндегі мутациялар, SF2/ASF ESE-ні тани алмайтындықтан, экзондардың қалыптан тыс өткізілуімен байланысты.

АИТВ

Үш SR ақуызы ВИЧ-1-ге қатысты деп есептеледі: SRp75, SF2/ASF және SRp40. Бұл үш SR ақуызының барлығы вирус пре-мРНҚ-сының баламалы тігілуі үшін маңызды. ВИЧ жасушадағы белгілі бір SR ақуыздарының концентрациясын өзгерте де мүмкін. АИТВ инфекциясын емдеудің жаңа дәрілік жолдары вирустың жасушаларда көбейе алмауы үшін нақты SR ақуыздарын нысанаға алуға бағытталған. Бір емдеу әдісі маңызды ВИЧ-1 реттеуші ақуызы үшін 3' тігілу орындарын SR ақуыздарының таңдауына кедері келтіру арқылы жұмыс істейді.

Омыртқа бұлшық еттерінің атрофиясы

Омыртқа бұлшық еттерінің атрофиясы цитозиннің тиминге өзгеруінен туындайды. Бұл транзициялық мутация экзон 7-нің дәнекерлену кезінде жіберіліп қалдыруына себеп болады. Экзонды жіберіп тастаудың екі себебі бар. Біріншісі, мутация SF2/ASF-тің дұрыс ESE-ні тануына бөгет жасайды. Екіншісі, мутация экзонның дәнекерленуін бөгеу үшін hnRNP байланыса алатын ESS құрайды.