Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Сплайсосома представляет собой сложную и динамичную машину. В системах т пгйго несколько компонентов сплайсосомы собирается на пре мРНК и по мере протекания реакции сплаисинга новые компоненты входят в нее, в то время как те, что уже выполнили свои задачи, «выбрасываются за борт» (рис. 6.29). Однако многие ученые полагают, что сплайсосома — зто присущая клетке «рыхлая» сбор ка всех компонентов, — захватывающая, сращивающая и высвобождающая РНК как согласованная единица. которая претерпевает серьезные перестройки в каждом событии сплайсинга.
В ходе реакции сплайсинга распознавание 5' границы сплайсинга, участка точки разветвления и 3' границы сплайсинга выполняется, в значительной степени, за счет спариваггия оснований между молекулами зпРНК и консенсусными последовательностями в субстрате — пре мРНК (рис.
6.30). В ходе Зссайт сплайсинга 02 зпРНП вытесняет ВВР и 02АЕ и образует комппемвнтврныв пары с консенсусной последовательностью участка точки разветвления (см. Рис. 6.30, 6). Рис. 6 29. Механизм сплайсинга пре-мРНК. Сил айсинг РНК катал изирустся комплексом зп РНП (изображен в виде цеегпных кругов) вместе с другими белками (большинпво из которых не показано) — эсе они, вместе взятые, и составляют сплэйсосому. Сплэйсосома распознает сигналы сплэйсинга нэ молекуле пре-мРНК, сводит оба конца интрона друг с другом и обеспечивает ферментативную активность на двух этапах реакции (см. рис. 526).
5'-сайт сплайсинга белок 02АЕ 5' .'- = .-"=и::;.;,:.-:..-~:-,-."»г» нж«»имгееЗ' трмкэрипта прэ.мРНК 01 эпРНП )» 02 эпРНП ВВР м 02АЕ 02 эпРНП «тройной» комплекс 04Щ6 05 эпРНП 04!06 зпРНП 5' С.*ек»»еаз' 05 зпРНП ФОРМИРОВАНИЕ «ЛАССО» 01,04 И РАСЩЕПЛЕНИЕ бсСАЙТА СПЛАЙСИНГА лассо 06 эпРНП ж «» и ь РАСЩЕПЛЕНИЕ 3'-САИТА СПЛАЙСИНГА И ЛИГИРОВАНИЕ ЭКЗОНОВ вырезанная последовательность интрона имеет форму , 3' лассо (и позже распадется "ОН в ядре; молекулы эпРНП снова вступят в цикл) ею» 01 зпРНП обраэует комппементарные пары с 5'-границей сппвйсиига (см.
Рис, 6,30, в), а ВВР (Ьгвосп«го)п! Ыпб!пй ргоМп; белок, сеязывающийгм с точкой разветвления) и 02АЕ (вспомогательный фактор 02) узнают участок точки разветвления . В реакцию вступает «тройка» 04)06 05 эпРНП. В этом тройном зпРНП 04 и 06 эпРНК прочно удерживаются вместе взаимодействиями пар оснований. Последующие перестройки создают акгивный участок сплайсосомы и размещают соответствующие части субстрата пре-мРНК дпя первой фосфорилтрансферазной реакции. Происходит еще несколько РНК-РНК перестроек, в результате которык разрьюаются связи, образованные парами оснований 04г06, и 06 впРНП заменяет 01 на 5'-границе сплайсинге (см. рис. 6.30„а), с тем чтобы образсюеть активный участок для второй фосфорилтрансферазной реакции, которой и завершается сплайсинг, э юн( 'ЗОЛО0'Е'Лт экшн т ,111,, 1,.1 5' .ф~)))ф)(ф) з ВЗ(ЗЗВ(В»)«»2 ."»г«г перестройка -1Т"1г экзон 2 ав перестройка РА'-','=,.--="-"""-'-:-=:: экзон перестроика Рис.
ВЗО. Некоторые перестройки, которые происходят в сплайсосоме при сплайсинге пре-мРНК. На этой схеме представлены любопытные моменты работы сплайсосомы дрожжей 5осслагогпусез сегеияае, у которой вовлеченные в сплайсинг последовательности нуклеотидов несколько отличаются от таковых в клетках человека.
а) Обмен 01 зпРНП на 06 зпРНП происходит перед первой реакцией переноса фосфорильной группы (см. рис. 6.29). Для такого обмена требуется, чтобы 5ссайт сплайсинга был считзн двумя разными зпРНП, что тем самым повышает точность выбора сплайсосомой 5ссайта сплайсинга б) Сайт точки ветвления сначала узнается ВВР, а затем 02 эпРНП; как в случае а, такая стратегия «проверки и перепроверки» обеспечивает повышенную точность выбора сайта сплайсинга.
Связывание 02 с точкой разветвления вынуждает соответствующий неспаренный зденин (красныб) выйти из спаренной области и таким образом активирует его для реакции с 5ссайтом сплайсинга (см. рис. 6.29). Это, в сочетании с узнаванием при помощи ВВР, и есть тот путь, которым сплайсосома точно выбирает аденин, который должен в конечном счете сформировать точку разветвления. в) После того как первая реакция переноса фосфорильной группы (слева) произошла, ряд перестроек сводит эти два экзона вместе — для второй реакции переноса фосфорилэ (справа).
молекулы зпРнк и размещают «реагенты» должным образом, и обеспечивают их (или все, или часть) каталитическиими сайтами для осуществления этих двух реакций. 05 зпРНП присутствует в сплайсосоме до того момента, как эта перестройка произойдет; для простоты она была изъята из левой модели структуры. Как сказано в тексте, все перегруппировки РНК-РНК, показанные на этом рисунке (равно как и другие, которые происходят в сплайсосоме, но не показаны), требуют участия дополнительных белков и гидролиэа АТР.
реакции сплайсинга сплайсосома подвергается нескольким сдвигам, при которых один набор комплементарных взаимодействий оснований разрывается, а другой образуется на его месте. Например, Б! замещается на Нгб на 5' границе сплайсинга (см. Рис. 6.30, а). Такого типа нерест)юйки РНК вЂ” РНК !при которых образование 540 Часть 2. Основные генетические механизмы одного РНК-РНК взаимодействия требует разрыва другого) происходят несколько раз в ходе реакции сплайсинга.
Это обеспечивает проверку и перепроверку последовательностей РНК прежде, чем произойдет химическая реакция, — и таким образом повышается точность сплайсинга. б.1.15. Для выполнения сложного ряда РНК-РНК перегруппировок сплайсосома использует гидролиз АТР Хотя гидролиз АТР не требуется для химии РНК-сплайсинга рег зе, он необходим для сборки и перестроек сплайсосомы. Некоторые из вспомогательных белков, которые составляют сплайсосому, используют энергию гидролиза АТР для разрыва существующих взаимодействий РНК вЂ” РНК, чтобы на их «обломках» могли образоваться новые. Фактически, все этапы, показанные ранее на рис. 6.29, — кроме посадки ВВР на участок точки разветвления и П1 зпРНП на 5'-сайт сплайсинга, — требуют гидролиза АТР и участия дополнительных белков.
Для успешного протекания одного события сплайсинга необходимо участие не менее 200 белков, если учесть и те, что образуют зпРНП. Нуждающиеся в гидролизе АТР перегруппировки РНК вЂ” РНК, которые имеют место в сплайсосоме, происходят как в самих зпРНП, так и между гшРНП и субстратом пре-мРНК. Одна из наиболее важных функций таких перестроек — обустройство активного каталитического участка сплайсосомы. Стратегия создания активного участка только после сборки и перестройки участвующих в сплайсинге компонентов на субстрате пре-мРНК представляет собой эффективный способ предотвращения неправильного сплайсинга. Возможно, самая удивительная особенность сплайсосомы — природа самого каталитического участка: он в основном (если не исключительно) сформирован молекулами РНК, а не белков. В последнем параграфе этой главы мы в общих чертах обсуждаем структурные и химические свойства РНК, которые позволяют ей выполнять катализ; здесь нам будет достаточно лишь упомянуть, что 1.12 и ()6 зпРНК в сплайсосоме формируют точную трехмерную структуру РНК, которая совмещает 5'-сайт сплайсинга в пре-мРНК с сайтом точки разветвления и, вероятно, выполняет первую реакцию трансэтерификации (см.
рис. 6.30, в). Подобным же образом 5'- и 3'-границы сплайсинга сводятся воедино (событие, требующее участия ()5 зпРНК), с тем чтобы облегчить вторую реакцию трансэтерификации. По завершении химической части сплайсинга, апРНП остаются связанными с «лассо». Выпутывание этих зпРНП из «лассо» (и отделение их друг от друга) зависит от следующего цикла РНК вЂ” РНК перестроек, для чего необходим гидролиз АТР, — в результате гшРНК возвращаются к своей первоначальной конфигурации, так что они снова могут быть вовлечены в новый цикл реакций.
При завершении процесса сплайсосома направляет набор белков для связывания их с мРНК вблизи позиции, прежде занимаемой интроном. Названные в совокупности хомплехсом соединения эхзонов (Е1С; ехоп )ипс1(оп сотр1ех), эти белки отмечают участок успешно прошедшего события сплайсинга и, как мы увидим позже в этой главе, влияют на последующую судьбу этой мРНК. б.1.1б. Некоторые особенности пре-мРНК и ее синтеза помогают объяснить принципы выбора истинных сайтов сплайсинга Как мы увидели, последовательности интронов сильно разнятся по размерам, а некоторые составляют даже более 100000 нуклеотидов.
Если бы выбор участка э) б) »«зон 1 экюн 2 экзон 3 экзон 1 экзон 2 б эФ«т::.":~«;::.:ыа':"«Ф)бй)>лэ»з:-ыл:;,'.;::-;.:4в)зв 3' б б)ЙФк~:;::;:,";";:«э»>г»гййй)3 3 выбор скрытого ~ сэйта сппэйсинга ~ сппэйсингэ пропуск экзоне часть »к»она 2 экзон 1 у 5' 3' экзон 1 экзон 3 б/ 3 рис. 631. Деэ типа ошибок сплэйсингэ.
а) Пропуск экзонэ. 6) Выбор скрытого сейте сплэй сии ге,. Скрьпъ>е сигналы сплэйсингэ — нуклеотидные последовательности РНК, которые близко напоминают истинные сигналы сплэйсингэ. Стратегия, названная определеггием экзона (ехоп гге~тзггоп), представляет собой другой способ, которым клетки выбирают правильные сайты сплайсинга. Размер экзонов, как правило, является намного более постоянньпч, чем размер ингронов, и, несмотря на широкое разнообразие организмов эукариот, составляет в среднем около 150 пар нуклеотидов (рпс. 6.32).
Согласно представлении> об определении экзона сплайсинг выполнян>щая машина первоначально отыскивает относительно одинаковые по размеру последовательности экзонов. По мере синтеза РНК группа дополнительных компонентов (в особенности белки 5К, названные так потому, что они содержат домен, обогапгенньгй серином и аргинином) собирается на последовательностях экзонов и помогает «отметить» каждый 3'- и 5' сайт сплайсинга, начиная с 5' конца РН К (рис. 6.33).
Эти белки, в свою очередь, при влекак>т к участию Ш зпРНК, к<>горан отмечает нижележащую границу экзона, и Г)2АР, который определяет вышележащую границу. Специфически маркируя экзоны таким способом и при этом извлекая выгоду из относительно однородного размера экзонов, клетка увеличивает точность, с которой она размещает первичные компоненты сплайсинга на синтезируемой РН К, и тем самым избегает сплайсинга скрытых сайтов. Каким образом белки ЯК отличан>т последовательности экзонов от последовательностей интронов, до конца еще не понятно; однако известно, что некоторые из БК белков связываются предпочтительно с определенными последовательностями экзонов, названными усилителями, или зггхансерами, сплайсинга (31>!>сгпд ег>Ьапсегз).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
