Кіріспе
Кіші РНК молекулаларының класы Молекулалық биологияда кіші нуклеолярлық РНК (snoRNAs) - басқа РНК-ның, негізінен рибосомалық РНК-ның, трансферлік РНК-ның және кіші ядролық РНК-ның химиялық модификацияларын басшылыққа алатын кіші РНК молекулаларының класы. snoRNA-ның екі негізгі класы бар, олар метилирлеумен байланысты C / D қорабы snoRNA-лар және псевдоуридиляциямен байланысты H / ACA қорабы snoRNA-лар. SnoRNA-ларды әдетте жетекші РНК-лар деп атайды, бірақ оларды трипанозомаларда РНК-ны редакциялауды басқаратын жетекші РНК-лармен немесе Cas9 CRISPR гендерін редакциялау үшін қолданатын жетекші РНК-лармен (gRNA) шатастыруға болмайды.
In molecular biology, small nucleolar RNAs (snoRNAs) are a class of small RNA molecules that primarily guide chemical modifications of other RNAs, mainly ribosomal RNAs, transfer RNAs and small nuclear RNAs. There are two main classes of snoRNA, the C/D box snoRNAs, which are associated with methylation, and the H/ACA box snoRNAs, which are associated with pseudouridylation. SnoRNAs are commonly referred to as guide RNAs but should not be confused with the guide RNAs that direct RNA editing in trypanosomes or the guide RNAs (gRNAs) used by Cas9 for CRISPR gene editing.
snoRNA-мен басқарылатын модификациялар
Транскрипциядан кейін жаңа пайда болған рРНК молекулалары (пре-рРНК деп аталады) жетілген рРНК молекуласын өндіру үшін бірнеше өңдеу қадамдарына өтеді. Экзо - және эндонуклеазалар арқылы бөлінуден бұрын, пре- рРНК нуклеозидтік өзгерістердің күрделі үлгісіне ұшырайды. Бұларға snoRNAs- тың жетекшілігімен метилирлеулер мен псевдоуридиляциялар жатады. Метилирлеу - метил тобын әр түрлі субстраттарға қосу немесе ауыстыру. Адамның рРНК-сы шамамен 115 метил тобының модификациясын қамтиды. Олардың басым бөлігі 2′O рибоза метилирленгені (метил тобы рибоза тобына қосылған). Псевдуоридиляция - нуклеозидтік урединнің псевдуоридиннің (Ψ) басқа изомерлік түріне айналуы (изомеризациясы). Бұл модификация уридин негізін оның РНҚ арқалықтағы рибозаға гликозилді байланысы бойынша 180o айналдырады. Бұл айналымнан кейін азотты негіз әдеттегі азот атомының орнына гликозил байланысына көміртек атомын қосады. Бұл модификацияның пайдалы аспектісі - базада қосымша сутекті байланыс доноры. Уридин өзінің Ватсон Крик негізді жұппен, аденоинмен екі сутекті байланыстар жасаса, псевдуридин үш сутекті байланыстар жасауға қабілетті. Псевдоуридин аденоинмен қосарланған негіз болған кезде, ол басқа сутекті байланыс жасай алады, бұл толысқан рРНК құрылымының күрделілігіне мүмкіндік береді. Еркін сутекті байланыс доноры көбінесе өзімен алыста орналасқан негізмен байланысты қалыптастырады, бұл рРНК-ның функционалды болуы үшін қажет үшінші құрылымды жасайды. Жетілген адам рРНК- ларында шамамен 95 Ψ модификациясы бар. Модификацияны жүзеге асыру үшін әр snoRNA шағын ядролық рибонуклеопротеин бөлшегі (snoRNP) деп аталатын РНК/белок кешеніндегі кемінде төрт ядролық ақуызмен байланысады. Әр РНК-мен байланысты ақуыздар snoRNA молекуласының түріне байланысты (төмендегі snoRNA жетекші отбасыларын қараңыз). СноРНК молекуласында антисенс элементі (1020 нуклеотидтің созылуы) бар, олар пре-РНК молекуласында модификация үшін бағытталған базаны (нуклеотидті) қоршап тұрған реттілікпен толықтыратын негіздер. Бұл snoRNP- ні нысана РНК- ні тануға және оған байлануға мүмкіндік береді. snoRNP мақсатты сайтқа байланғаннан кейін, байланысқан ақуыздар мақсатты базаның химиялық модификациясын катализациялау үшін дұрыс физикалық орналасуында болады.
snoRNA жетекші отбасылары
РРНК-ның екі түрлі түрін (метилирлеу және псевдоуридиляция) екі түрлі snoRNA отбасылары басқарады. Бұл snoRNA отбасылары snoRNA-да сақталған реттілік мотивтерінің болуына байланысты антисенс C / D қорабы және H / ACA қорабы snoRNA деп аталады. Ерекшеліктер бар, бірақ жалпы ереже бойынша C/D қорабы мүшелері метилирлеуді, ал H/ACA мүшелері псевдоуридиляцияны басқарады. Әр отбасының мүшелері биогенез, құрылым және функция жағынан әр түрлі болуы мүмкін, бірақ әр отбасы келесі жалпыланған сипаттамаларға сәйкес жіктеледі. Толығырақ қараңыз: SnoRNAs MeSH-те кіші ядролық РНК-ға жіктеледі. HGNC snoRNABase және осы саладағы сарапшылармен бірлесіп, snoRNA кодтайтын адам гендерінің бірегей атауларын мақұлдады.
C/D қорабы
C/D қорап snoRNA-да snoRNA-ның 5′ және 3′ шеттеріне жақын орналасқан екі қысқа сақталған тізбекті мотивтер C (RUGAUGA) және D (CUGA) бар. C қорының жоғары және D қорының төмен жағында орналасқан қысқа аймақтар (~ 5 нуклеотид) әдетте негізді толықтырады және С және D қорап мотивтерін жақын араға әкелетін діңгек қорап құрылымын құрайды. Бұл діңгек қорап құрылымы дұрыс сноРНК синтезі мен нуклеолярлық локализация үшін маңызды екені дәлелденді. Көптеген C / D қораптағы snoRNA-да snoRNA молекуласының орталық бөлігінде орналасқан C және D мотивтерінің (C' және D ' деп аталады) нашар сақталған қосымша көшірмесі бар. D қораптан жоғары 1021 нуклеотидтерден тұратын сақталған аймақ мақсатты РНК метилирлеу орнына қосымша болып табылады және сноРНК-ға РНК-мен РНК дуплексін құруға мүмкіндік береді. Нысаналы РНК-да өзгертілетін нуклеотид әдетте D қорабынан (немесе D ' қорабынан) жоғары 5-ші орында орналасқан. C/D қорап snoRNAs төрт эволюциялық сақталған және маңызды белоктармен байланысадыфибрилларин (Nop1p), NOP56, NOP58 және SNU13 (эукариоттарда 15,5 кД белок; оның археологиялық гомологы L7Ae) олар негізгі C/D қорап snoRNP құрайтын. Шашқақ аймақтарында тану циклдары деп аталатын ішкі ілгектер бар, онда антисенс-бағыттауыш тізбектер (мақсатты тізбекті толықтыратын негіздер) орналасқан. Бұл бағыт-бағдарлар өзгертілетін мақсатты рРНК-да уридиннің орналасуын белгілейді. Бұл тану тізбегі екі жақты (бұға аймағының екі түрлі қолыннан құрылған) және мақсатты РНК-мен күрделі псевдо түйіндерді құрайды. H/ACA қорап snoRNAs H/ACA қорап snoRNP-нің өзегін құрайтын төрт эволюциялық сақталған және маңызды ақуыздар - дискерин (Cbf5p), GAR1, NHP2 және NOP10-мен байланысады. Трипанозомалар сияқты, Entamoeba histolytica-да бір шаштық, сондай-ақ қос шаштық H / ACA қораптық snoRNA-ның аралас популяциясы бар. Екілік H/ACA қораптық сноРНК-ның бірлік сноРНК-ға айналуы туралы хабарланды, алайда трипанозомалардан айырмашылығы, оның 3'-құйрығында тұрақты ACA мотиві бар. Адам теломеразасының РНК компоненті (hTERC) РНП-ның алдын ала қалыптасуы мен ядролық локализациясы үшін H / ACA доменін қамтиды. H/ACA snoRNP сирек кездесетін генетикалық ауруы - туа біткен дискератоз (DKC) -да адам теломеразасына қатысты. H/ ACA snoRNP ақуыз компонентіндегі мутациялар физиологиялық TERC деңгейінің төмендеуіне әкеледі. Бұл негізінен теломерлерді дұрыс ұстамайтын ауру сияқты DKC- нің патологиясымен тығыз байланысты.
The RNA component of human telomerase (hTERC) contains an H/ACA domain for pre RNP formation and nucleolar localization of the telomerase RNP itself. The H/ACA snoRNP has been implicated in the rare genetic disease dyskeratosis congenita (DKC) due to its affiliation with human telomerase. Mutations in the protein component of the H/ACA snoRNP result in a reduction in physiological TERC levels. This has been strongly correlated with the pathology behind DKC, which seems to be primarily a disease of poor telomere maintenance.
Геномдық ұйым
SnoРНК геномда әртүрлі орналасады. Омыртқалы жануарлар snoRNA гендерінің көпшілігі рибосома синтезіне немесе трансляциясына қатысатын белоктарды кодтайтын гендердің интрондарында кодталады және РНК-полимераза II арқылы синтезделеді. SnoRNA-лар интергендік аймақтарда, ақуызды кодтайтын гендердің ORF-ларында және UTR-ларда орналасқаны да дәлелденді. SnoРНК-лар РНК полимераза II немесе III арқылы өз промоторларынан транскрипциялануы мүмкін.
Жазулы локустар
Адамның геномінде кем дегенде екі мысал бар, онда C / D қорабындағы snoRNA-лар импрессияланған локустар ішінде тандемді қайталануларда кездеседі. Бұл екі локус (14q32 хромосома 14 және 15q11q13 хромосома 15) кеңінен сипатталған және екі аймақта да интрондарда жақын байланысты көшірмелердің кластерлерінде орналасқан бірнеше сноРНК табылған. 15q11q13-те бес түрлі snoRNA анықталды (SNORD64, SNORD107, SNORD108, SNORD109 (екі дана), SNORD116 (29 дана) және SNORD115 (48 дана). Бұл аймақта SNORD116 (HBII 85) 29 данасының жоғалуы Прадер Вилли синдромының себебі ретінде анықталды, ал SNORD115 қосымша көшірмелерінің пайда болуы аутизммен байланысты. 14q32 аймағында екі SNORD113 (9 дана) және SNORD114 (31 дана) snoRNAs тірі ағзаға тән ncRNA транскрипті (MEG8) интрондарында қайталанады. 14q32 доменінің 15q11 q13 импрессияланған локустармен ортақ геномдық ерекшеліктері бар екені көрсетілді және импрессияланған локустардың эволюциясында немесе механизміне C / D қорап snoRNA-ның тандемдік қайталануының мүмкін рөлі ұсынылды.
Басқа функциялар
snoРНК-лар миРНК-лар ретінде жұмыс істей алады. Адамның АКА45 - бұл 21 нуклеотидті ұзын жетілген миРНК-ға РНАЗ III эндорибонуклеазалар отбасының дисерімен өңделетін нағыз snoRNA екені көрсетілді. Бұл snoRNA- өнім бұрын mmu miR 1839 ретінде анықталды және басқа miRNA- ні пайда ететін эндорибонуклеаза дрошадан тәуелсіз өңделетіндігі көрсетілді. Биоинформациялық талдаулар snoRNA-дан алынған, miRNA-ға ұқсас фрагменттер әр түрлі организмдерде кездесетінін көрсетті. Жақында snoRNA-ның rRNA-ға қатысы жоқ функциялары болатыны анықталды. Мұндай функциялардың бірі - ген транскриптісінің баламалы тігілуін реттеу, оны SNORD115 деп те аталатын snoRNA HBII 52 жүзеге асырады. 2023 жылдың шілдесінде Lin et al. Бұл snoRNA-лардың басқа РНК модификацияларын, атап айтқанда N6 метиладенозинді басқару мүмкіндігі бар екендігін көрсетті, бірақ бұл қосымша зерттеуге жатады.