Mala jedarna ribonukleinska kiselina

Mala jedarna ribonukleinska kiselina (mjRNK/snRNK), općenito poznata kao U-RNK, je klasa malih molekula RNK koje se nalaze u okviru srastanja krajeva egzona tijela prerade RNK u jedrima eukariotskih ćelija. Prosječna dužina mjRNK je oko 150 nukleotida. Oni se transkribiraju ili RNK polimerazom II ili RNK polimerazom III, a istraživanja su pokazala da je njihova primarna funkcija u obradi unaprijed - RNK (hnRNA) u jedru. Ona su također pokazala da pomažu u regulaciji faktora transkripcije (7SK RNK) ili RNK polimeraze II (B2 RNK), održavajući telomere.[1][2]

Ove RNK su uvijek povezane s nizom specifičnih proteina, a kompleksi se nazivaj mali ribonukleoproteini (snRNP, sa čestim izgovarom "snrnp"). Svaka snRNP čestica se sastoji odnekoliko Sm proteina, u snRNA komponenti i snRNP-specifičnih proteina. Najčešći komponente snRNA ovih kompleksa su poznate, kao što su:

Njihova nomenklatura proizilazi iz visokog uridinskog sadržaja. Otkrivene su slučajno tokom gel elektroforeze, u 1966.[3]

Neočekivani tip RNK je pronađen i istražen u tom gelu. Kasnija analiza je pokazala da su ove RNK bile visoke u uridinirane i uspostavljene u jedru.

Velika grupa snRNP su poznate kao male jedarne RNK (snoRNK). To su male RNK molekule koje igraju ključnu ulogu u RNK biogenezi i vode hemijske modifikacije ribosomne RNK (rRNK) i drugih RNK gena (tRNK i snRNP). Nalaze se u jedarcima i Cajalovim tijelima eukariotskih ćelija (glavnim mjestima sinteze RNK), gdje se zovu scaRNA (malo specifično kajal tijelo RNK).

Klase snRNKUredi

snRNA se često dijele u dvije klase,bazirane na općim obilježjima sekvence,kao i na asociranom proteinskom faktoru, kao što je RNK- vezanje LSm proteina.[4]

Prva klasa, poznata kao Sm-klasa snRNK, mnogo šire je proučavana, a čine je

  • U1, U2, U4, U4atac, U5, U7, U11, i U12.

Sm-klasa snRNK se transkribira pomoću enzima [[RNK polimeraze II. Pre-snRNK se transcribira i primanjem običnog 7-metilguanozina jedarnog [[pet-prim kapa]|5' kapa]]. U citoplazmu izlaze kroz jedarne pore, na dalje procesuiranje. U citoplazmi, snRNK ima 3’ skraćenje formirajući 'strukture matične petlje, kao i hipermetilaciju 5' 3 kapa, za formiranje trimethilguanozina.[5] Matične 3’ stem strukture su potrbne da budu bprepozntljive za preživljanje motonog neurona (SMN), tj. njegovog proteina.[6] Ovaj kompleks kompletira snRNA u stabilne ribonuleoproteine (RNPs). Modificirana 5’ kap onda odgovarajuća za ulaz snRNP nazad u jedro. Sve takve uridinom bogate snRNA, izuzev U7, formraju jezgro splajsosoma. Prerada ili otklanjanje introna, glavni je aspekt post-transkripcijske modifikacije, javlja se samo u jedru eukariota. Za U7 je nađeno da snRNA funkcionra u procesuiranju histonke pre-iRNK.

snRNA, koja sadrži U6 i U6atac i Lsm-klasa snRNAs se transkribiraju pomoću RNK polimeraze III.

Druga klasa, poznata kao Lsm-klasa nikada ne napušta jedro, nasuprot Sm-klasi snRNA. Lsm-klasa snRNAs sadrži 5'-γ-monometilfosfat kapu[7] i 3' matičnu petlju, terminirajući pojas uridina koji gradi veze za različite hetero heptamerne prstenove Lsm proteina.[8]

snRNK u splajsosomuUredi

 
Poređenje glavnog i malog mehanizma prerade RNK

Splajsosomi su glavna komponenta sastavnih koraka u sazrijevanju prekursorske RNK u eukariota. Greška čak i u jednom nukleotidu može biti razorna za ćeliju, a potreban je pouzdan i ponovljiv način obrade RNK, kako bi se osiguralo njeno preživljavanje. Splajsosom je veliki, protein-RNK kompleks koji se sastoji od pet malih jedarnih RNK (U1, U2, U4, U5, i U6) i preko 150 proteina. U snRNK, zajedno sa pripadajućim proteinima, formiraju ribonukleoproteinski kompleks (snRNPs), koji se vezuju za specifične sekvence na pre-iRNK.[9] Ovaj zamršen proces rezultira u dvije uzastopne reakcije transesterifikacije. Ove reakcije će proizvesti slobodna introna i spojiti dva egzona da formiraju zrelu iRNK. Postoje dvije odvojene klase splajsososoma. Glavna klasa, koja je daleko češća u eukariota, prvenstveno prerađujr U2-tip introna. Početni korak prerade je vezanje U1 snRNP i njegovih povezanih proteina za uvezivanje kraja 5 'do snRNA. To stvara vezani kompleks koji će ograničiti hnRNA na put prerade RNK.[10] Zatim, U2 snRNP se aktivira za vezivanje mjesta splajsososoma i formira kompleks A.[11] U2 snRNK mijenja konformaciju u hnRNA-snRNP kompleks, otkrivajući nukleotide koji su povoljni za plombiranje. Nakon promjene konformacije, U4 / U5 / U6 tri-snRNP kompleks se veže za kompleks A da se formira struktura poznata kao kompleks B. Nakon preuređenja, formira se kompleks C, pa se splajsososom aktivira za katalizu.[12]

Pored ovog glavnog splajsososomnog kompleksa, postoji mnogo manje učestali (~ 1%) mali splajsososom. Ovaj kompleks se sastoji od U11, U12, U4 Atac, U6 Atac i U5 snRNP-ova. Ovi snRNP su funkcijski analozi i u snRNP se koriste u velikim splajsososomima. Nezreli splajsososomi prerađuju U-12 vrstu introna. Dvije vrste introna se uglavnom razlikuju u lokacijama prerade: U2-tip introni imaju GT-AG 5 'i 3' spojna mjesta, dok U12-tip introna ima AT-AC u njihovim 5 'i 3' završecima. Nezreli splajsososom obavlja svoju funkciju u drugačijim putevima nego glavni splajsososom.

U1 snRNKUredi

 
Predvidiva sekondarna struktura i konzervacijska sekvenca U1 snRNK

U1 snRNP je inicijator splajsosomne aktivnosti u ćelijskom uparivanju baza sa hnRNA. glavni splajsosom, prema eksperimentalnim podacima, pokazuju da je U1 snRNP prisutna u jednakim stehiometrijama sa U2, U4, U5, i U6 snRNP. Međutim, količina U1 snRNPs u ljudskim ćelijama je daleko veća nego drugih snRNP.[13] Pomoću nokdaun gena U1 snRNA u HeLa ćelijama, studije su pokazale da U1 snRNK ima veliki značaj za mobilnu funkciju. Kada su U1 snRNA geni nokautirani, genomski mikročipovi su pokazali povećanu akumulaciju neprerađene pre-mRNK.[14]

Osim toga, nokaut je pokazao da uzrokuje prerano razlaganje i poliadenilaciju prvenstveno u intronu koji se nalazi u blizini početka transkripta. Kada su nokautirani drugi uridin bazirani snRNP, ovaj efekat nije uočen. Stoga, U1 snRNK-pre-mRNK uparivanje baza je pokazalo da štiti pre-mRNK od poliadenilacije kao preuranjene prerade. Ova posebna zaštita može se objasniti prekobrojnost U1 snRNA u ćeliji.

SnRNPs i bolesti čovjekaUredi

Tokom proučavanja malih jedarnih ribonukleoproteina (snRNPs) i malih jedarnih (sno) RNP, bilo je moguće bolje razumijevanje mnogih važnih bolesti. Spinalna mišićna atrofija : Mutacije gena za opstanak motornih neurona-1 (SMN1) vode u degeneraciju kičmenih motornih neurona i teške poremećaje funkcije mišića. Protein SCG okuplja snRNPs Sm-klase, a vjerovatno i [[snRNPs i druge RNP-ove.[15] Spinalna mišićna atrofija pogašđa 1/6.000 osoba i drugi je vodeći uzrok neuromišićne bolesti poznate kao Duchenne mišićna distrofija.[16]

Kongenitalna diskeratoza: Mutacije u kompleksu snRNP su također zabilježene kao uzrok ove bolesti, rijetkog sindroma koji se javlja kao nenormalna promjena na koži noktima i membranama sluzokože. Neki brze promjene koje izazivaju ovu bolest uključuju poremećaje koštane srži, kao i kancere. Pokazano je da ovaj sindrom nastaj zbog multiple mutacije gena, uključujući diskerin, telomerazu RNK i and telomerazu reverzne transkriptaze.[17]

Prader–Willi sindrom: Ovaj sindrom pogađa više od 1/12.000 ljudi, a ispoljava se kao ekstremna glad, kognitivni i etološki problemi, loš mišićni tonus i nizak rast. Sindrom je povezan sa delecijom regije djedovskog hromosoma 15 koji nije izražen na hromosomu majke. Ova regija uključuje moždane specifične snRNA koje ciljaju na serotonin - 2C receptor iRNK.[18]

Također pogledajteUredi

ReferenceUredi

  1. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
  2. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
  3. ^ Hadjiolov, A.A.; Venkov, P.V.; Tsanev, R.G. (novembar 1966). "Ribonucleic acids fractionation by density-gradient centrifugation and by agar gel electrophoresis: A comparison". Analytical Biochemistry. 17 (2): 263–267. doi:10.1016/0003-2697(66)90204-1. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  4. ^ Matera, A. Gregory; Terns, Rebecca M.; Terns, Michael P. (mart 2007). "Non-coding RNAs: lessons from the small nuclear and small nucleolar RNAs". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8 (3): 209–220. doi:10.1038/nrm2124. PMID 17318225. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  5. ^ Hamm, Jörg; Darzynkiewicz, Edward; Tahara, Stanley M.; Mattaj, Iain W. (august 1990). "The trimethylguanosine cap structure of U1 snRNA is a component of a bipartite nuclear targeting signal". Cell. 62 (3): 569–577. doi:10.1016/0092-8674(90)90021-6.
  6. ^ Sattler, Michael; Selenko, Philipp; Sprangers, Remco; Stier, Gunter; Bühler, Dirk; Fischer, Utz (1. 1. 2001). "SMN Tudor domain structure and its interaction with the Sm proteins". Nature Structural Biology. 8 (1): 27–31. doi:10.1038/83014. PMID 11135666. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  7. ^ Singh, R; Reddy, R (novembar 1989). "Gamma-monomethyl phosphate: a cap structure in spliceosomal U6 small nuclear RNA". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (21): 8280–3. doi:10.1073/pnas.86.21.8280. PMID 2813391.
  8. ^ Kiss, Tamás (1. 12. 2004). "Biogenesis of small nuclear RNPs". Journal of Cell Science. 117 (25): 5949–5951. doi:10.1242/jcs.01487. PMID 15564372. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  9. ^ Guo, Zhuojun; Karunatilaka, Krishanthi S; Rueda, David (1. 11. 2009). "Single-molecule analysis of protein-free U2–U6 snRNAs". Nature Structural & Molecular Biology. 16 (11): 1154–1159. doi:10.1038/nsmb.1672.
  10. ^ Legrain, P; Seraphin, B; Rosbash, M (septembar 1988). "Early Commitment of Yeast Pre-mRNA to the Spliceosome Pathway". Molecular and Cellular Biology. 8 (9): 3755–3760. doi:10.1128/MCB.8.9.3755. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  11. ^ Newby, Meredith I.; Greenbaum, Nancy L. (11. 11. 2002). "Sculpting of the spliceosomal branch site recognition motif by a conserved pseudouridine". Nature Structural Biology. 9 (12): 958–965. doi:10.1038/nsb873. PMID 12426583. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  12. ^ Burge, Christopher B; Tuschl, Thomas; Sharp, Phillip A (1999). "Splicing of Precursors to mRNAs by the Spliceosomes". CSH Monographs Volume 37 (1999): The RNA World, 2nd Ed.: The Nature of Modern RNA Suggests a Prebiotic RNA World: 525–560. doi:10.1101/087969589.37.525.
  13. ^ Baserga, Susan J; Steitz, Joan A (1993). "The Diverse World of Small Ribonucleoproteins". CSH Monographs Volume 24 (1993): The RNA World: 359–381. doi:10.1101/087969380.24.359. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  14. ^ Kaida, Daisuke; Berg, Michael G.; Younis, Ihab; Kasim, Mumtaz; Singh, Larry N.; Wan, Lili; Dreyfuss, Gideon (29. 9. 2010). "U1 snRNP protects pre-mRNAs from premature cleavage and polyadenylation". Nature. 468 (7324): 664–668. doi:10.1038/nature09479. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  15. ^ Matera, A Gregory; Shpargel, Karl B (juni 2006). "Pumping RNA: nuclear bodybuilding along the RNP pipeline". Current Opinion in Cell Biology. 18 (3): 317–324. doi:10.1016/j.ceb.2006.03.005. Pristupljeno 12. 12. 2014.
  16. ^ Sarnat H. B. (2011): Spinal muscular atrophies. In: Kliegman RM, Behrman RE, Jenson HB, Stanton BF. Nelson Textbook of Pediatrics. 19th ed. Philadelphia, Pa: Elsevier; 2011:chap 604.2.
  17. ^ (Wattendorf D. J., Muenke M. Prader–Willi syndrome. Am. Fam. Physician 72, 827–830 (2005).)
  18. ^ (Cooke DW, Divall SA, Radovick S. Normal and aberrant growth. In: Melmed S, ed. Williams Textbook of Endocrinology. 12th ed. Philadelphia, Pa: Saunders Elsevier; 2011:chap 24.)

Vanjski linkoviUredi