snRNP – Wikipedia

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snRNPs (ausgesprochen “schnurren”) oder sEinkaufszentrum nklar ribonUcleopRoteinesind RNA-Protein-Komplexe, die sich mit unmodifizierter Prä-mRNA und verschiedenen anderen Proteinen zu einem Spleißosom verbinden, einem großen molekularen RNA-Protein-Komplex, auf dem das Spleißen von Prä-mRNA auftritt. Die Wirkung von snRNPs ist wesentlich für die Entfernung von Introns aus der Prä-mRNA, einem kritischen Aspekt der posttranskriptionellen Modifikation von RNA, die nur im Kern von eukaryotischen Zellen auftritt. Zusätzlich, U7 snRNP ist überhaupt nicht am Spleißen beteiligt, da U7 snRNP für die Verarbeitung der 3′-Stammschleife der Histon-Prä-mRNA verantwortlich ist.
[1]

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Die beiden wesentlichen Komponenten von snRNPs sind Proteinmoleküle und RNA. Die in jedem snRNP-Partikel gefundene RNA ist bekannt als kleine Kern-RNAoder snRNA und ist normalerweise etwa 150 Nukleotide lang. Die snRNA-Komponente des snRNP verleiht einzelnen Introns Spezifität, indem sie die Sequenzen kritischer Spleißsignale an den 5′- und 3′-Enden und der Verzweigungsstelle von Introns “erkennt”. Die snRNA in snRNPs ist der ribosomalen RNA insofern ähnlich, als sie direkt sowohl eine enzymatische als auch eine strukturelle Rolle spielt.

SnRNPs wurden von Michael R. Lerner und Joan A. Steitz entdeckt.[2][3]Thomas R. Cech und Sidney Altman spielten ebenfalls eine Rolle bei der Entdeckung und gewannen 1989 den Nobelpreis für Chemie für ihre unabhängigen Entdeckungen, dass RNA als Katalysator bei der Zellentwicklung wirken kann.

Mindestens fünf verschiedene Arten von snRNPs schließen sich dem Spleißosom an, um am Spleißen teilzunehmen. Sie können durch Gelelektrophorese sichtbar gemacht werden und sind einzeln bekannt als: U1, U2, U4, U5 und U6. Ihre snRNA-Komponenten sind bekannt als: U1-snRNA, U2-snRNA, U4-snRNA, U5-snRNA und U6-snRNA.[4]

Mitte der neunziger Jahre wurde entdeckt, dass eine variante Klasse von snRNPs existiert, um das Spleißen einer Klasse von Introns zu unterstützen, die nur in Metazoen mit hochkonservierten 5′-Spleißstellen und Verzweigungsstellen gefunden werden. Diese Variantenklasse von snRNPs umfasst: U11-snRNA, U12-snRNA, U4atac-snRNA und U6atac-snRNA. Obwohl sie unterschiedlich sind, führen sie dieselben Funktionen aus wie U1, U2, U4 bzw. U6.[5]

Zusätzlich besteht U7-snRNP aus U7-Kleinkern-RNA und assoziierten Proteinen und ist an der Verarbeitung der 3′-Stammschleife von Histon-Prä-mRNA beteiligt.[1]

Biogenese[edit]

Kleine nukleare Ribonukleoproteine ​​(snRNPs) bilden einen eng koordinierten und regulierten Prozess, an dem sowohl der Zellkern als auch das Zytoplasma beteiligt sind.[6]

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Synthese und Export von RNA im Kern[edit]

Die RNA-Polymerase II transkribiert U1, U2, U4, U5 und die weniger häufig vorkommenden U11, U12 und U4atac (snRNAs) erhalten eine m7G-Kappe, die als Exportsignal dient. Der nukleare Export wird durch CRM1 vermittelt.

Synthese und Speicherung von Sm-Proteinen im Zytoplasma[edit]

Die Sm-Proteine ​​werden im Zytoplasma durch Ribosomen synthetisiert, die wie jedes andere Protein Sm-Messenger-RNA translatieren. Diese werden im Zytoplasma in Form von drei teilweise zusammengesetzten Ringkomplexen gespeichert, die alle mit dem pICln-Protein assoziiert sind. Sie sind ein 6S-Pentamer-Komplex aus SmD1, SmD2, SmF, SmE und SmG mit pICln, ein 2-4S-Komplex von SmB, möglicherweise mit SmD3 und pICln und dem 20S MethylosomDies ist ein großer Komplex aus SmD3, SmB, SmD1, pICln und der Argininmethyltransferase-5 (PRMT5) Protein. SmD3, SmB und SmD1 werden im Methylosom posttranslational modifiziert.[7] Diese drei Sm-Proteine ​​haben wiederholte Arginin-Glycin-Motive an den C-terminalen Enden von SmD1, SmD3 und SmB, und die Arginin-Seitenketten sind symmetrisch zu ω-N dimethyliertG, N.G’-Dimethylarginin. Es wurde vorgeschlagen, dass pICln, das in allen drei Vorläuferkomplexen vorkommt, aber in den reifen snRNPs fehlt, als spezialisiertes Chaperon wirkt und die vorzeitige Assemblierung von Sm-Proteinen verhindert.

Zusammenbau von Kern-snRNPs im SMN-Komplex[edit]

Die snRNAs (U1, U2, U4, U5 und die weniger häufig vorkommenden U11, U12 und U4atac) interagieren schnell mit dem SMN (Überleben des Motoneuronproteins); Codiert von SMN1 Gen) und Gemins 2-8 (Gem-assoziierte Proteine: GEMIN2, GEMIN3, GEMIN4, GEMIN5, GEMIN6, GEMIN7, GEMIN8), die das bilden SMN-Komplex.[8][9] Hier bindet die snRNA an das SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG-Pentamer, gefolgt von der Zugabe des SmD3-SmB-Dimers, um den Sm-Ring um den sogenannten zu vervollständigen Sm Seite der snRNA. Diese Sm-Stelle ist eine konservierte Sequenz von Nukleotiden in diesen snRNAs, typischerweise AUUUGUGG (wobei A, U und G die Nukleoside Adenosin, Uridin bzw. Guanosin darstellen). Nach dem Zusammenbau des Sm-Rings um die snRNA wird die 5′-terminales Nucleosid (bereits zu einer 7-Methylguanosin-Kappe modifiziert) wird zu 2,2,7-Trimethylguanosin hypermethyliert und das andere (3 ‘) Ende der snRNA wird getrimmt. Diese Modifikation und das Vorhandensein eines vollständigen Sm-Rings wird von der erkannt Snurportin 1 Protein.

Endmontage der snRNPs im Kern[edit]

Der fertige snRNP-Snurportin-1-Kernkomplex wird über das Protein in den Kern transportiert Importin β. Innerhalb des Kerns erscheinen die Kern-snRNPs in den Cajal-Körpern, wo die Endmontage der snRNPs stattfindet. Dies besteht aus zusätzlichen Proteinen und anderen Modifikationen, die für das jeweilige snRNP spezifisch sind (U1, U2, U4, U5). Die Biogenese des U6-snRNP findet im Zellkern statt, obwohl im Zytoplasma große Mengen an freiem U6 gefunden werden. Der LSm-Ring kann sich zuerst zusammensetzen und dann mit der U6-snRNA assoziieren.

Demontage von snRNPs[edit]

Die snRNPs sind sehr langlebig, es wird jedoch angenommen, dass sie schließlich zerlegt und abgebaut werden. Über den Abbauprozess ist wenig bekannt.

Montage defekt[edit]

Defekte Funktion des Überlebens des Motoneuron (SMN) -Proteins in der snRNP-Biogenese, verursacht durch einen genetischen Defekt in der SMN1 Ein Gen, das für SMN kodiert, kann für die Motoneuron-Pathologie verantwortlich sein, die bei der genetischen Störung der spinalen Muskelatrophie beobachtet wird.[10]

Strukturen, Funktion und Organisation[edit]

Mehrere humane und Hefe-snRNP-Strukturen wurden durch Kryo-Elektronenmikroskopie und sukzessive Einzelpartikelanalyse bestimmt.
[11]

Kürzlich wurde die humane U1-snRNP-Kernstruktur durch Röntgenkristallographie (3CW1, 3PGW) bestimmt, gefolgt von einer Struktur des U4-Kern-snRNP (2Y9A), die erste Einblicke in atomare Kontakte, insbesondere den Bindungsmodus der Sm-Proteine, lieferte zur Sm Seite. Die Struktur der U6-UsnRNA wurde im Komplex mit einem spezifischen Protein Prp24 (4N0T) sowie einer Struktur seiner 3′-Nukleotide, die an den speziellen Lsm2-8-Proteinring (4M7A) gebunden sind, gelöst. Die PDB-Codes für die jeweiligen Strukturen sind in Klammern angegeben.[12][13]

Die durch Einzelteilchen-Elektronenmikroskopie-Analyse bestimmten Strukturen sind: menschliches U1-snRNP,[14] menschliches U11 / U12 di-snRNP,[15]

menschliches U5-snRNP, U4 / U6-di-snRNP, U4 / U6 – U5-Tri-snRNP.[16]

Der weitere Fortschritt bei der Bestimmung der Strukturen und Funktionen von snRNPs und Spliceosomen geht weiter.[17]

Anti-snRNP-Antikörper[edit]

Autoantikörper können gegen körpereigene snRNPs produziert werden, insbesondere gegen die Anti-Sm-Antikörper, die gegen den Sm-Protein-Typ von snRNP spezifisch bei systemischem Lupus erythematodes (SLE) gerichtet sind.

Verweise[edit]

  1. ^ ein b Schümperli, D.; RS Pillai (01.10.2004). “Die spezielle Sm-Kernstruktur des U7-snRNP: weitreichende Bedeutung eines kleinen nuklearen Ribonukleoproteins” (PDF). Zelluläre und molekulare Biowissenschaften. 61 (19–20): 2560–2570. doi:10.1007 / s00018-004-4190-0. ISSN 1420-682X. PMID 15526162.
  2. ^ Lerner MR, Steitz JA (November 1979). “Antikörper gegen kleine Kernproteine, die mit Proteinen komplexiert sind, werden von Patienten mit systemischem Lupus erythematodes produziert.”. Proc. Natl. Acad. Sci. Vereinigte Staaten von Amerika. 76 (11): 5495–9. Bibcode:1979PNAS … 76.5495R. doi:10.1073 / pnas.76.11.5495. PMC 411675. PMID 316537.
  3. ^ MR Lerner, JA Boyle, SM Mount, SL Wolin, JA Steitz (Januar 1980). “Sind snRNPs am Spleißen beteiligt?” Natur. 283 (5743): 220–4. Bibcode:1980Natur.283..220L. doi:10.1038 / 283220a0. PMID 7350545.
  4. ^ Weaver, Robert F. (2005). MolekularbiologieS. 432-448. McGraw-Hill, New York, NY. ISBN 0-07-284611-9.
  5. ^ Montzka KA, Steitz JA (1988). “Zusätzliche humane kleine nukleare Ribonukleoproteine ​​mit geringer Häufigkeit: U11, U12 usw.”. Proc Natl Acad Sci USA. 85 (23): 8885–8889. Bibcode:1988PNAS … 85,8885M. doi:10.1073 / pnas.85.23.8885. PMC 282611. PMID 2973606.
  6. ^ Kiss T (Dezember 2004). “Biogenese kleiner nuklearer RNPs”. J. Cell Sci. 117 (Pt 25): 5949–51. doi:10.1242 / jcs.01487. PMID 15564372.
  7. ^ Meister G., Eggert C., Bühler D., Brahms H., Kambach C., Fischer U. (Dezember 2001). “Methylierung von Sm-Proteinen durch einen Komplex, der PRMT5 und den mutmaßlichen U snRNP-Assemblierungsfaktor pICln enthält”. Curr. Biol. 11 (24): 1990–4. doi:10.1016 / S0960-9822 (01) 00592-9. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-F501-7. PMID 11747828.
  8. ^ Paushkin S., Gubitz AK, Massenet S., Dreyfuss G. (Juni 2002). “Der SMN-Komplex, ein Assemblososom von Ribonukleoproteinen”. Curr. Meinung. Cell Biol. 14 (3): 305–12. doi:10.1016 / S0955-0674 (02) 00332-0. PMID 12067652.CS1-Wartung: mehrere Namen: Autorenliste (Link)
  9. ^ Yong J., Wan L., Dreyfuss G. (Mai 2004). “Warum brauchen Zellen eine Montagemaschine für RNA-Protein-Komplexe?” Trends Cell Biol. 14 (5): 226–32. doi:10.1016 / j.tcb.2004.03.010. PMID 15130578.
  10. ^ Coady, Tristan H.; Lorson, Christian L. (2011). “SMN bei spinaler Muskelatrophie und snRNP-Biogenese”. Interdisziplinäre Übersichten von Wiley: RNA. 2 (4): 546–564. doi:10.1002 / wrna.76. PMID 21957043.
  11. ^ Stark, Holger; Reinhard Lührmann (2006). “Kryo-Elektronenmikroskopie spliceosomaler Komponenten”. Jahresrückblick auf Biophysik und biomolekulare Struktur. 35 (1): 435–457. doi:10.1146 / annurev.biophys.35.040405.101953. PMID 16689644.
  12. ^ Pomeranz Krummel, Daniel A.; Chris Oubridge; Adelaine KW Leung; Jade Li; Kiyoshi Nagai (26.03.2009). Kristallstruktur von menschlichem spliceosomalem U1-snRNP bei 5,5[thinsp]Ein Beschluss”. Natur. 458 (7237): 475–480. doi:10.1038 / nature07851. ISSN 0028-0836. PMC 2673513. PMID 19325628.
  13. ^ Weber, Gert; Simon Trowitzsch; Berthold Kastner; Reinhard Luhrmann; Markus C Wahl (15.12.2010). “Funktionelle Organisation des Sm-Kerns in der Kristallstruktur von menschlichem U1-snRNP”. EMBO J.. 29 (24): 4172–4184. doi:10.1038 / emboj.2010.295. ISSN 0261-4189. PMC 3018796. PMID 21113136.
  14. ^ Stark, Holger; Prakash Dube; Reinhard Luhrmann; Berthold Kastner (25.01.2001). “Anordnung von RNA und Proteinen im spliceosomalen kleinen U1-Ribonukleoprotein-Kernpartikel”. Natur. 409 (6819): 539–542. Bibcode:2001Natur.409..539S. doi:10.1038 / 35054102. ISSN 0028-0836. PMID 11206553.
  15. ^ Golas, Monika M.; Bjoern Sander; Cindy L. Will; Reinhard Lührmann; Holger Stark (18.03.2005). “Wesentliche Konformationsänderung im Komplex SF3b nach Integration in das spliceosomale U11 / U12-di-snRNP, wie durch Elektronenkryomikroskopie gezeigt”. Molekulare Zelle. 17 (6): 869–883. doi:10.1016 / j.molcel.2005.02.016. hdl:11858 / 00-001M-0000-0010-93F4-1. ISSN 1097-2765. PMID 15780942.
  16. ^ Sander, Björn; Monika M. Golas; Evgeny M. Makarov; Held Brahms; Berthold Kastner; Reinhard Lührmann; Holger Stark (2006-10-20). “Organisation der spliceosomalen Kernkomponenten U5 snRNA Loop I und U4 / U6 Di-snRNP innerhalb von U4 / U6.U5 Tri-snRNP, wie durch Elektronenkryomikroskopie gezeigt”. Molekulare Zelle. 24 (2): 267–278. doi:10.1016 / j.molcel.2006.08.021. hdl:11858 / 00-001M-0000-0010-93DC-C. ISSN 1097-2765. PMID 17052460.
  17. ^ Will, Cindy L.; Reinhard Lührmann (01.07.2011). “Spliceosomenstruktur und -funktion”. Cold Spring Harbor Perspektiven in der Biologie. 3 (7): a003707. doi:10.1101 / cshperspect.a003707. PMC 3119917. PMID 21441581.

Externe Links[edit]


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