Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
snRNP (произносится "снурпс"), или малые ядерные рибонуклеопротеины, – это РНК-белковые комплексы, которые объединяются с немодифицированной пре-мРНК и различными другими белками для формирования сплайсосомы, крупного РНК-белкового молекулярного комплекса, на котором происходит сплайсинг пре-мРНК. Действие snRNP необходимо для удаления интронов из пре-мРНК, критически важного этапа посттранскрипционной модификации РНК, происходящего исключительно в ядре эукариотических клеток. Кроме того, U7 snRNP вообще не участвует в сплайсинге, поскольку отвечает за обработку 3'-шпильки пре-мРНК гистонов. Два основных компонента snRNP – это белковые молекулы и РНК. РНК, содержащаяся в каждой частице snRNP, известна как малая ядерная РНК, или snRNA, и обычно состоит примерно из 150 нуклеотидов. Компонент snRNA в snRNP обеспечивает специфичность отдельных интронов, "распознавая" последовательности ключевых сигналов сплайсинга на 5'- и 3'-концах, а также в точке ветвления интронов. snRNA в snRNP подобна рибосомной РНК тем, что непосредственно выполняет как ферментативную, так и структурную функции. snRNP были открыты Майклом Р. Лернером и Джоан А. Штайц. Томас Р. Чех и Сидни Альтман также внесли вклад в это открытие, получив Нобелевскую премию по химии в 1989 году за их независимые исследования, показавшие, что РНК может выступать в роли катализатора в развитии клеток.
snRNPs (pronounced "snurps"), or small nuclear ribonucleoproteins, are RNA protein complexes that combine with unmodified pre mRNA and various other proteins to form a spliceosome, a large RNA protein molecular complex upon which splicing of pre mRNA occurs. The action of snRNPs is essential to the removal of introns from pre mRNA, a critical aspect of post transcriptional modification of RNA, occurring only in the nucleus of eukaryotic cells. Additionally, U7 snRNP is not involved in splicing at all, as U7 snRNP is responsible for processing the 3′ stem loop of histone pre mRNA. The two essential components of snRNPs are protein molecules and RNA. The RNA found within each snRNP particle is known as small nuclear RNA, or snRNA, and is usually about 150 nucleotides in length. The snRNA component of the snRNP gives specificity to individual introns by "recognizing" the sequences of critical splicing signals at the 5' and 3' ends and branch site of introns. The snRNA in snRNPs is similar to ribosomal RNA in that it directly incorporates both an enzymatic and a structural role. SnRNPs were discovered by Michael R. Lerner and Joan A. Steitz. Thomas R. Cech and Sidney Altman also played a role in the discovery, winning the Nobel Prize for Chemistry in 1989 for their independent discoveries that RNA can act as a catalyst in cell development.
Типы
По крайней мере пять различных видов snRNP присоединяются к сплайсосоме для участия в сплайсинге. Их можно визуализировать с помощью электрофореза в геле, и они известны как: U1, U2, U4, U5 и U6. Их компоненты snRNA известны, соответственно, как: U1 snRNA, U2 snRNA, U4 snRNA, U5 snRNA и U6 snRNA. В середине 1990-х годов было обнаружено, что существует вариантный класс snRNP, который помогает в сплайсинге класса интронов, встречающихся только у метазоев, с высококонсервативными 5'-сайтами сплайсинга и сайтами ветвления. Этот вариантный класс snRNP включает: U11 snRNA, U12 snRNA, U4atac snRNA и U6atac snRNA. Несмотря на различия, они выполняют те же функции, что и U1, U2, U4 и U6, соответственно. Кроме того, U7 snRNP состоит из U7 малой ядерной РНК и ассоциированных с ней белков и участвует в процессинге 3'-шпильки пре-мРНК гистонов.
At least five different kinds of snRNPs join the spliceosome to participate in splicing. They can be visualized by gel electrophoresis and are known individually as: U1, U2, U4, U5, and U6. Their snRNA components are known, respectively, as: U1 snRNA, U2 snRNA, U4 snRNA, U5 snRNA, and U6 snRNA. In the mid 1990s, it was discovered that a variant class of snRNPs exists to help in the splicing of a class of introns found only in metazoans, with highly conserved 5' splice sites and branch sites. This variant class of snRNPs includes: U11 snRNA, U12 snRNA, U4atac snRNA, and U6atac snRNA. While different, they perform the same functions as do U1, U2, U4, and U6, respectively. Additionally, U7 snRNP is made of U7 small nuclear RNA and associated proteins and is involved in the processing of the 3′ stem loop of histone pre mRNA.
Синтез и экспорт РНК в ядре
РНК-полимераза II транскрибирует U1, U2, U4, U5, а также менее распространенные U11, U12 и U4atac (малые ядерные РНК), которые приобретают m7G-кап, служащий сигналом для экспорта из ядра. Экспорт из ядра опосредован CRM1.
The RNA polymerase II transcribes U1, U2, U4, U5 and the less abundant U11, U12 and U4atac (snRNAs) acquire a m7G cap which serves as an export signal. Nuclear export is mediated by CRM1.
Синтез и хранение белков Sm в цитоплазме
Белки Sm синтезируются в цитоплазме рибосомами, транслирующими Sm мРНК, как и любой другой белок. Они хранятся в цитоплазме в виде трех частично собранных кольцевых комплексов, все связанные с белком pICln. Это 6S пентамерный комплекс, состоящий из SmD1, SmD2, SmF, SmE и SmG с pICln, 4S комплекс SmB, возможно, с SmD3 и pICln, и 20S метилосома – крупный комплекс SmD3, SmB, SmD1, pICln и белка аргининметилтрансферазы 5 (PRMT5). SmD3, SmB и SmD1 подвергаются посттрансляционной модификации в метилосоме. Эти три белка Sm содержат повторяющиеся мотивы аргинин-глицина в C-концевых областях SmD1, SmD3 и SmB, при этом боковые цепи аргинина симметрично диметилируются до ω NG, NG'-диметиларгинина. Предполагается, что pICln, который присутствует во всех трех прекурсорных комплексах, но отсутствует в зрелых snRNP, выполняет функцию специализированного шаперона, предотвращая преждевременную сборку белков Sm.
The Sm proteins are synthesized in the cytoplasm by ribosomes translating Sm messenger RNA, just like any other protein. These are stored in the cytoplasm in the form of three partially assembled rings complexes all associated with the pICln protein. They are a 6S pentamer complex of SmD1, SmD2, SmF, SmE and SmG with pICln, a 2 4S complex of SmB, possibly with SmD3 and pICln and the 20S methylosome, which is a large complex of SmD3, SmB, SmD1, pICln and the arginine methyltransferase 5 (PRMT5) protein. SmD3, SmB and SmD1 undergo post translational modification in the methylosome. These three Sm proteins have repeated arginine glycine motifs in the C terminal ends of SmD1, SmD3 and SmB, and the arginine side chains are symmetrically dimethylated to ω NG, NG' dimethyl arginine. It has been suggested that pICln, which occurs in all three precursor complexes but is absent in the mature snRNPs, acts as a specialized chaperone, preventing premature assembly of Sm proteins.
Сборка основных СНРНП в комплексе СМН
СНРНК (U1, U2, U4, U5 и менее распространенные U11, U12 и U4atac) быстро взаимодействуют с белком SMN (белком выживания мотонейронов), кодируемым геном SMN1, и Gemins 2-8 (белками, ассоциированными с Gem: GEMIN2, GEMIN3, GEMIN4, GEMIN5, GEMIN6, GEMIN7, GEMIN8), формируя комплекс SMN. Именно в этом комплексе snRNA связывается с пентамером SmD1, SmD2, SmF, SmE, SmG, после чего добавляется димер SmD3-SmB, завершая образование Sm-кольца вокруг так называемого Sm-сайта snRNA. Этот Sm-сайт представляет собой консервативную последовательность нуклеотидов в этих snRNA, обычно AUUUGUGG (где A, U и G обозначают нуклеозиды аденозин, уридин и гуанозин соответственно). После сборки Sm-кольца вокруг snRNA, 5'-концевой нуклеозид (уже модифицированный до 7-метилгуанозиновой "шапочки") гиперметилируется до 2,2,7-триметилгуанозина, а другой (3') конец snRNA подвергается усечению. Эта модификация и наличие завершенного Sm-кольца распознаются белком снурпортин 1.
The snRNAs (U1, U2, U4, U5, and the less abundant U11, U12 and U4atac) quickly interact with the SMN (survival of motor neuron protein); encoded by SMN1 gene) and Gemins 2 8 (Gem associated proteins: GEMIN2, GEMIN3, GEMIN4, GEMIN5, GEMIN6, GEMIN7, GEMIN8) forming the SMN complex. It is here that the snRNA binds to the SmD1 SmD2 SmF SmE SmG pentamer, followed by addition of the SmD3 SmB dimer to complete the Sm ring around the so called Sm site of the snRNA. This Sm site is a conserved sequence of nucleotides in these snRNAs, typically AUUUGUGG (where A, U and G represent the nucleosides adenosine, uridine and guanosine, respectively). After assembly of the Sm ring around the snRNA, the 5' terminal nucleoside (already modified to a 7 methylguanosine cap) is hyper methylated to 2,2,7 trimethylguanosine and the other (3') end of the snRNA is trimmed. This modification, and the presence of a complete Sm ring, is recognized by the snurportin 1 protein.
Окончательная сборка snRNP в ядре
Завершенный комплекс snRNP snurportin 1 транспортируется в ядро посредством белка импортин β. Внутри ядра основные snRNP появляются в тельцах Cajal, где происходит окончательная сборка snRNP, включающая в себя дополнительные белки и другие модификации, специфичные для конкретного snRNP (U1, U2, U4, U5). Биогенез U6 snRNP происходит в ядре, хотя значительное количество свободного U6 обнаруживается в цитоплазме. Кольцо LSm может формироваться первым, а затем связываться с U6 snRNA.
The completed core snRNP snurportin 1 complex is transported into the nucleus via the protein importin β. Inside the nucleus, the core snRNPs appear in the Cajal bodies, where final assembly of the snRNPs take place. This consists of additional proteins and other modifications specific to the particular snRNP (U1, U2, U4, U5). The biogenesis of the U6 snRNP occurs in the nucleus, although large amounts of free U6 are found in the cytoplasm. The LSm ring may assemble first, and then associate with the U6 snRNA.
Разборка СНРНП
СнРНП обладают очень длительным временем жизни, но предполагается, что в конечном итоге они распадаются и подвергаются деградации. О процессе деградации известно мало.
The snRNPs are very long lived, but are assumed to be eventually disassembled and degraded. Little is known about the degradation process.
Неисправная сборка
Дефектная функция белка выживания моторных нейронов (SMN) в биогенезе малых ядерных рибонуклеопротеинов (snRNP), вызванная генетическим дефектом гена SMN1, кодирующего SMN, может объяснять патологию моторных нейронов, наблюдаемую при генетическом заболевании спинальная мышечная атрофия.
Defective function of the survival of motor neuron (SMN) protein in snRNP biogenesis, caused by a genetic defect in the SMN1 gene which codes for SMN, may account for the motor neuron pathology observed in the genetic disorder spinal muscular atrophy.
Антитела к snRNP
Автоантитела могут вырабатываться против собственных snРНП организма, наиболее известны анти-Sm антитела, нацеленные на Sm-белок типа snРНП, особенно при системной красной волчанке (СКВ).
Autoantibodies may be produced against the body's own snRNPs, most notably the anti Sm antibodies targeted against the Sm protein type of snRNP specifically in systemic lupus erythematosus (SLE).