Малые некодирующие 6S-1 и 6S-2 РНК из Bacillussubtilis - сравнительный анализ свойств и функций (1105586), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Такимобразом, длина стабильных вариантов 7SK мяРНК варьируется в пределах 330-332 н.о.,однако наиболее устойчивой является 331-звенная РНК [95]. Вскоре после синтеза7SK мяРНК белок La заменяется родственным белком LARP7 (La-related protein 7) массой67 кДа, содержащим один LAM-мотив (lupus antigen motif) на N-конце молекулы (37111 а.о.). Интересной особенностью 7SK мяРНК является её кэпирование с 5'-конца, нехарактерное для подавляющего большинства других транскриптов, синтезированныхРНКП III.
В результате 5'-концевой гуанозин молекулы монометилируется поγ-фосфатной группе. К настоящему времени аналогичный процесс описан в литературетолькодляU6мяРНК[96].ВобоихслучаяхметилированиеосуществляетS-аденозинметионин-зависимая метилтрансфераза MePCE.Примерно 90% 7SK мяРНК в клетке связано с белками LARP7 и MePCE в составетак называемого «ядра» белково-нуклеинового комплекса 7SK мяРНП. Нокдауны генов,кодирующих MePCE или LARP7, приводят к быстрой деградации данной РНК [95].Однако основными белками, связывающими 7SK мяРНК, являются HEXIM и P-TEFb.Белок HEXIM10 существует в виде двух паралогов HEXIM1 и HEXIM2, которыеэкспрессируются с соседних генов человеческой хромосомы 17 и состоят из 359 и 286 а.о.,соответственно.С-КонцевыедоменыобоихвариантовбелкаHEXIMмогутвзаимодействовать непосредственно друг с другом, образуя, соотвественно, гетеро- илигомодимеры.
При нокдауне гена, кодирующего HEXIM1, 7SK мяРНК связывается сHEXIM2 без потери функций. Тем не менее, уровни экспрессии HEXIM1 и HEXIM2существенно различаются в разных тканях. HEXIM в форме димера связывается с 7SKмяРНК, после чего происходит изменение конформации белка, позволяющее емувзаимодействовать с CDK9 P-TEFb [95].9System lupus erythematosis – системная красная волчанка, аутоиммунное заболевание, при которомвырабатываются антитела к высококонсервативному РНК-связывающему белку La.10HEXIM – от англ. «hexamethylene-bis-acetamide induced mRNA». Индукция экспрессии данного белка былаобнаружена при обработке клеток гладкой мускулатуры человека N,N'-гексаметилен-бис-ацетамидом [97].53Предполагаемая вторичная структура 7SK мяРНК приведена на рис. I.32А, Б исодержит две ярко выраженные шпильки M3 (24-87 н.о.) и M8 (301-326 н.о.),связывающиеся, соответственно, с белками HEXIM и LAPR3.
Концевые 3'- и 5'- областимолекулы соединены за счет комплементационных взаимодействий и образуютстабильный двухцепочечный участок M1. Субъединица P-TEFb СycT1 также связывается3'-концевой областью 7SK мяРНК (в районе участка M8), и, более того, образуетспецифические белок-белковые контакты с C-концевым доменом LAPR3, по крайней мерев условиях in vitro [98]. В то же время CDK9 взаимодействует с HEXIM, ассоциированным5'-концевой областью 7SK мяРНК. Полностью собранный 7SK мяРНП, состоящий из 7SKРНК и белков LARP7, MePCE, P-TEFb и димера HEXIM1/2, имеет массу 550600 кДа (рис. I.32В).Рис. I.32.
(А) Вторичная структура 7SK мяРНК человека на основе данных химического иферментативного пробинга, а также данных компьютерного моделирования. Структурные мотивыобозначены как M1-M8, синей пунктирной линией выделена наименее структурированная областьмолекулы. (Б) Упрощенная схема вторичной структуры 7SK мяРНК. (В) Схематичное изображение7SK мяРНК в комплексе с белками, образующими 7SK мяРНП [95].7SK мяРНП ингибирует транскрипционную и киназную активность фактора P-TEFbи не позволяет обеспечивать элонгацию транскрипции. Тем самым достигаетсяэффективное снижение уровня синтеза мРНК в клетке.
Интересно, что только54активированная форма P-TEFb (с фосфорилированной по Т186 CDK9) можетвзаимодействовать с 7SK мяРНП [91]. Однако не весь P-TEFb оказывается связанным с7SK мяРНП. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что вклеточном ядре свободная и связанная формы P-TEFb находятся в постоянноподдерживаемом равновесии, контролируемом с помощью различных сигнальныхмеханизмов [99]. При необходимости P-TEFb и HEXIM диссоциируют из комплекса с7SK мяРНК,ипоследняясвязываетсясрядомгетерогенныхядерныхрибонуклеопротеидов (hnRNP), включая hnRNPA1, hnRNAPA2, hnRNPQ1 и hnRNPR, атакже с РНК-хеликазой A (RHA).
HnRNP взаимодействуют с областями М1 иМ7 (hnRNPQ1, hnRNPR) или только с М7 (hnRNPA1 и hnRNPA2) в 7SK мяРНК и непозволяют ей вновь связаться с P-TEFb. Отметим, что LARP7 и MePCE остаютсясвязанными с 7SK мяРНК. В определенных условиях может происходить и обратныйпроцесс – диссоциация hnRNP и последующее связывание P-TEFb [100].C другой стороны, высвобождение P-TEFb из комплекса 7SK мяРНП может служитьсигналом для клеточного роста и пролиферации клеток.
Для репликации ВИЧ такжетребуется P-TEFb и, по всей видимости, 7SK мяРНП обеспечивает «молчание» и/илиизменение уровня экспрессии вирусных генов в инфицированной клетке. P-TEFbоказывает влияние также на многие воспалительные и аутоиммунные заболевания,стероид-зависимые виды рака, лейкемию, лимфому и многие другие [95].На сегодняшний день точные механизмы и конкретные условия, влияющие наравновесие между связанной и свободной формами P-TEFb, неизвестны.
Однако былопоказано, что облучение клеток УФ-светом, а также ингибирование транскрипции спомощью актиномицина-D или ингибиторов P-TEFb (флавопиридол, росковитин),приводят к его диссоциации из комплекса с 7SK мяРНП. Аналогичный эффект оказываютингибиторыдеацетилазгистонов–гексаметилен-бис-ацетамид(HMBA)и11N-гидрокси-N'-фенилдиамид октандиовой кислоты (SAHA ) [95]. Тем не менее, влитературе описан целый ряд белков-активаторов P-TEFb, вероятно препятствующихсвязыванию P-TEFb с 7SK мяРНП.
Например, белок Brd4 (см. рис. I.31) непосредственновзаимодействует с ацилированными гистонами H3 и H4, а также связывается с CycT1P-TEFb, удерживая тем самым фактор элонгации на хроматине во время митоза.Brd4 также может связывать P-TEFb в комплексе с 7SK мяРНП и инициировать изменениеконформации CycT1 и диссоциацию CDK9 [89].11SAHA – от англ. «suberoylanilide hydroxamic acid», применяется в качестве противоопухолевого препаратапод коммерческим названием «Вориностат».55Интересный механизм диссоциации P-TEFb из комплекса 7SK мяРНП описан вслучае клеток, зараженных ВИЧ-1 (далее ВИЧ). Транскрипция вирусной ДНК, встроеннойв геном клетки-хозяина, активируется с 5'-концевого вирусного промотора (5'-LTR, longterminal repeat) непосредственно за счет привлечения P-TEFb.
Это осуществляетнебольшой (86-101 а.о.) регуляторный белок ВИЧ – Tat (trans-activator of transcription),который на порядки увеличивает эффективность синтеза вирусной РНК главным образомна стадии элонгации транскрипции. В отсутствие Tat РНКП II не способна синтезироватьс 5'-LTR транскрипты длиной более 60-80 н.о. Tat также привлекает к промотору и другиетранскрипционные факторы: SWI/SNF, p300/CBP, PCAF, hGCN5, TBP и TFIIB,обеспечивая тем самым быструю сборку активного ПИК [101]. Кроме того Tatсвязывается с 5'-концом растущей цепи вирусной РНК – так называемым TAR-(transactivation response)-элементом длиной 59 н.о., образующим стабильную шпильку.
Данноевзаимодействие обусловлено специфическими контактами между аргинин-богатымучастком в Tat и тринуклеотидной боковой петлей 5'-UCU-3' в TAR РНК [100]. Данныйкомплекс связывает P-TEFb за счет РНК-белковых контактов между апикальной петлейTAR РНК и CycT1, а также белок-белковых контактов между Tat и CycT1 (рис. I.33А).Формирование тройного комплекса TatTARP-TEFb регулируется набором ферментов,осуществляющихацетилирование,фосфорилирование,метилированиеиубиквитинилирование Tat [101].Рис. I.33.
Активация транскрипции 5'-LTR ВИЧ с помощью TAR РНК. (А) Вторичнаяструктура TAR РНК, участки узнавания белков Tat и CycT1отмечены оранжевым и голубымкружками, соответственно [102]. (Б) Схема активации РНКП II на LTR-промоторе ВИЧ с участиемкомплекса белка Tat и TAR РНК [89].56Привлекая P-TEFb на вирусный промотор, Tat и TAR РНК обеспечиваютгиперфосфорилирование РНКП II и, как следствие, элонгацию транскрипции (рис.
I.33Б).Интересно,чтообразованиекомплексаTatTARCycT1меняетсубстратнуюспецифичность CDK9, обычно метилирующего только остатки Ser2 гептапептидныхповторов CTD Rpb1 РНКП II. Изменения конформации киназы, вызванные связываниемТат и ТАR РНК, приводят к фосфорилированию как Ser2, так и Ser5 [103], что позволяетактивировать элонгацию транскрипции даже без привлечения TFIIH.Вторичная структура TAR РНК в районе апикальной петли и фланкирующего еёучастка имитирует 3'-концевую шпильку 7SK мяРНK (M3 на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
