Кіріспе
Интрон РНҚ-ны бастапқы транскрипттен алып тастайтын молекулалық машина. Сплицеосома – эукариотты жасушалардың ядросында негізінен кездесетін ірі рибонуклеопротеин (РНП) кешені. Сплицеосома кішкентай ядролық РНК-лардан (snRNA) және көптеген белоктардан құралады. Кішкентай ядролық РНК (snRNA) молекулалары белгілі бір белоктармен байланысып, кішкентай ядролық рибонуклеопротеин кешенін (snRNP, «снёрпс» деп айтылады) құрайды, ол өз кезегінде басқа snRNP-лермен бірігіп, ірі рибонуклеопротеин кешенін – сплицеосоманы құрайды. Сплицеосома транскрипцияланған пре-мРНҚ-дан интрондарды алып тастайды, ол бастапқы транскрипттің бір түрі болып табылады. Бұл процеске дәнекерлеу деп аталады. Мысалы, фильм редакторы бастапқы фильмнен қажетсіз немесе қателі материалды (интрондарға балама) таңдап алып, тазартылған нұсқаны соңғы монтаж үшін режиссерге жібергендей. Дегенмен, кейде интрон ішіндегі РНК рибозим рөлінде әрекет етеді, сплицеосоманың немесе белок ферменттерінің қатысуынсыз өзін-өзі дәнекерлейді.
A spliceosome is a large ribonucleoprotein (RNP) complex found primarily within the nucleus of eukaryotic cells. The spliceosome is assembled from small nuclear RNAs (snRNA) and numerous proteins. Small nuclear RNA (snRNA) molecules bind to specific proteins to form a small nuclear ribonucleoprotein complex (snRNP, pronounced “snurps”), which in turn combines with other snRNPs to form a large ribonucleoprotein complex called a spliceosome. The spliceosome removes introns from a transcribed pre mRNA, a type of primary transcript. This process is generally referred to as splicing. An analogy is a film editor, who selectively cuts out irrelevant or incorrect material (equivalent to the introns) from the initial film and sends the cleaned up version to the director for the final cut. However, sometimes the RNA within the intron acts as a ribozyme, splicing itself without the use of a spliceosome or protein enzymes.
Тарих
1977 жылы Шарп пен Робертс зертханаларының жұмысы жоғары сатыдағы организмдердің гендері "бөлінген" немесе ДНҚ молекуласының бірнеше бөлек сегменттерінде кездесетінін көрсетті. Геннің кодтау аймақтары ақуыз өндірісіне қатысы жоқ кодталмаған ДНҚ арқылы бөлінеді. Бөлінген ген құрылымы эндонуклеазамен кесілген бір тізбекті вирустық ДНҚ фрагменттерімен аденовирустық мРНК гибридтелген кезде анықталды. U4/U6.U5 үштік шағын ядролық рибонуклеопротеин (tri snRNP) кешенінің алғашқы молекулалық деңгейдегі реконструкциясы 2016 жылы жарияланды. Ши және авторлар криоэлектрондық микроскопияны кеңінен қолданып, ашытқы мен адамдардағы спалицеосоманың дерлік атомдық құрылымын анықтады. Спалицеосоманың дерлік атомдық деңгейдегі молекулалық құрылымы U5 snRNP-нің Spp42 компоненті орталық тіреуші құрылымды құрайтынын және ашытқыдағы каталитикалық орталықты бекітетінін көрсетеді. Адам спалицеосомасының атомдық құрылымы II кезеңдегі Slu7 компонентінің 3' спалицеосомасын таңдауға дайын кеңейтілген құрылымды қабылдайтынын көрсетеді. Ашытқы кешеніндегі барлық бес металл (Mg2+ ретінде белгіленген) адам кешенінде сақталған.
Баламалы тігіс
Альтернативті тіркесу (әр түрлі экзонның қайта бірігуі) – эукариоттардың генетикалық әртүрлілігінің маңызды көзі. Адам геномындағы протеин кодтайтын гендердің салыстырмалы түрде аз санын түсіндіру үшін тіркесу варианттары қолданылды, қазіргі кезде олардың саны шамамен 20 000-ға жуық деп есептеледі. Бір белгілі Drosophila гені, Dscam, барлық экзондары бір-бірінен тәуелсіз тіркесе алатын болса, 38 000 түрлі мРНК-ға альтернативті тіркесу арқылы өзгеруі мүмкін деген болжам бар.
Құрастыру
Сплицеосоманың белсенді орнының қалыптасу моделі пре-мРНК субстратында дискретті snРНК бөлшектерінің реттелген, қадамдық құрастырылуын қамтиды. Пре-мРНК-ны алғашқы рет тану U1 snРНК-ның пре-мРНК-ның 5' ұшындағы сплайс-сайтына және басқа snРНК-мен байланысты факторларға байлану арқылы кешенді, немесе сүтқоректілерде ерте (Е) кешенін қалыптастыруға байланысты. Біріктіру кешені – бұл пре-мРНК-ны сплайсинг жолымен байланыстыратын АТФ тәуелсіз кешен. U2 snРНК U2AF (U2 snРНК көмекші факторы) және мүмкін U1 snРНК-мен өзара әрекеттесу арқылы тармақ аймағына тартылады. АТФ тәуелді реакция кезінде U2 snРНК А кешенін қалыптастыру үшін тармақ нүктесі тізбегімен (BPS) тығыз байланысты болады. U2 snРНК және пре-мРНК тармақ аймағы арасында қалыптасқан дуплекс тармақты аденозинді шығарып, оны бірінші трансестерификация үшін нуклеофил ретінде анықтайды. U2 snРНК-да тармақ сайтының қарама-қарсы жағында псевдоуридин қалдықтарының болуы U2 snРНК-мен байланысу кезінде РНК-ның РНК дуплексінің өзгерген конформациясына әкеледі. Псевдоуридиннің әсерінен пайда болған дуплекстің өзгерген құрылымы аденозиннің 2' OH тобын ілініп тұрған аденозиннің бірінші қадамы үшін қолайлы жағдайға келтіреді. U4/U5/U6 үштік snРНК (1-суретті қараңыз) құрастырылып жатқан сплайцеосомаға B кешенін қалыптастыру үшін тартылады, ал бірнеше рет қайта орналастырудан кейін C кешені катализ үшін белсендіріледі. А кешеніне үштік snРНК қалай қосылатыны белгісіз, бірақ бұл процесс ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуі және/немесе U2 snРНК мен U6 snРНК арасындағы негіздік жұптасу өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асуы мүмкін. U5 snРНК U5 snРНК және U5 белок компоненттерінің инвариантты цикл арқылы 5' және 3' сплайс-сайттарындағы тізбектермен өзара әрекеттеседі. Үштік snРНК қосылғаннан кейін алғашқы каталитикалық қадамға дейін бірнеше РНК-РНК қайта орналасуы және каталитикалық белсенді сплайцеосомада одан әрі қайта орналасуы болады. РНК-ның бірнеше өзара әрекеттесуі өзара ерекшеленеді; алайда бұл өзара әрекеттесулерді не қозғататыны, не осы қайта реттеудің тәртібі белгісіз. Бірінші реттелу, бәлкім, U1 snРНК-ның 5' сплайс-сайтынан ығыстырылуы және U6 snРНК өзара әрекеттесуінің пайда болуы. U1 snРНК толық қалыптасқан сплайцеосомалармен әлсіз байланыста екені белгілі, ал U1 snРНК қысқа 5' экзонды және 5' сплайс-сайты бар субстрат олигонуклеотидінің моделінде U6 5' сплайс-сайтымен өзара әрекеттесудің пайда болуын тежейді. U2 snРНК-ның тармақ нүктесі тізбегіне (BPS) байлануы – РНК-ның РНК-ның белдік РНК-ның өзара әрекеттесуін ығыстыратын өзара әрекеттесудің бір мысалы. U2 snРНК қосылғанда, байлану кешеніндегі SF1 тармақты белдеуі ығысады, өйткені U2 snРНК және SF1 байлау орындары өзара ерекшеленетін оқиғалар болып табылады. U2 snРНК ішінде бәсекелесетін конформациялардың арасында болатын өзара ерекшеленетін басқа да қайта реттелулер бар. Мысалы, белсенді түрінде IIa сабақ тізбегі артықшылыққа ие; белсенді емес түрінде сабақ пен төменгі ағыстағы тізбек арасындағы өзара ерекше өзара әрекеттесу басым. Аз таралған snРНК тобы, U11, U12, U4atac және U6atac, U5пен бірге U12 типті пре-мРНК интрондарының сирек класын біріктіретін кіші сплайцеосоманың кіші бірліктері болып табылады. Кіші сплайцеосома өзінің негізгі аналогы сияқты ядрода орналасқан, бірақ кейбір мамандандырылған жасушаларда, соның ішінде ядросыз тромбоциттер мен нейрондық жасушалардың дендроплазмасында (дендриттік цитоплазма) ерекшеліктер бар.