Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 147
Текст из файла (страница 147)
Можно предложить две общие схемы этого 'й(юцеСса. Либо фермент узнает специфически пару канонических последовательностей, либо они могут спаривазъся с основаниями РНК, что приведет к созданию вторичной структуры, которая и будет узнаваться ферментом. При этом конформация РгтК- играет такую же роль, как и в случае других ферментативных реакций в процессинге РНК (хотя здесь спаривание оснований не обязательно происходит автономно, на него, возможно, оказывают влияние и белки). Каково происхождение такой РНК? Ее источником может служить последовательность, расположенная в каком-либо другом участке того же транскрипта, что, однако, представляется маловероятным, поскольку ни в одной из ядерных последовательностей этого не наблюдалось.
Или может существовать самостоятельная РНК, которая дзя соединения концов интрона спаривается с предшественником, не подвергнувшимся сплайсингу. И ядро, и цитоплазма эукариотических клеток содержат довольно большое число видов различных малых РНК.
Их размер вйрЪйрует от (00 до 300 нуклеотидов, а число молекул, приходящихся на одну клетку, составляет примерно от 1О' до 10ь. Некоторые малые РНК синтезируются с помощью РНК-полимеразы Ш, другие — РНК-полимеразы П; среди таких транскриптов встречаются и некоторые имеющие кэп, как и молекулы мРНК. Такие молекулы, встречающиеся в ядре, называются малыми ядерными РНК (мяРНК, или впйХА-от зша!! ппс)еаг КХАв); аналогичные РНК, обнаруживаемые в цитоплазме, называются малыми цитоплазматическнми (мцРНК, или зсКХА — от япай сугор!аяпьс В)чАз).
Приз родные малые РНК. с)ццесхвухох. в.виде. Вибонуклеопрог теиновы~ частиц (мяРНП и мцРНП, или зпй(чР и зсй)чР соответственно). В обиходе такие РНК иногда называют зяигрх н хсугрк. Обнаружено некоторое сходство последовательностей различных мяРНК; взаимодействие мяРНП с антителами позволяет предположить, что в состав некоторых из них могут входить одни н те же белковые субъединицы.
5'-концевая последовательность одного из видов таких РНК, Н!-мвРНК, комплементарна последовательностям, находящимся на гран!шах. вазон —..интрон. Ш-мяРНК, обладающие лишь очень небольшими различиями нуклеотидных последовательностей, обнаружены в клетках животных, птиц и насекомых. Предположительная вторичная структура Ш-мяРНК человека приведена на рис. 26ЛЕ Обратите внимание на то, что одиннадцать 5'-концевых нуклеотидов находятся в одноцепочечной форме н, следовательно, потенциально реакционноспособными. 2б.
Механизмы сплайсинга РНК 329 Модель, объясняющая, как происходит спаривание этого участка с границами экзон — ннтрон, приведена на рнс. 2б.!2. В верхней части рисунка изображен цитрон, расположенный напротив Ш-мяРНК. В нижней части рисунка показано, как осуществляется спаривание оснований Ш-мяРНК и последовательностей, расположенных на концах типичного ннтрона.
Как в точности происходит спаривание оснований, предсказать трудно, поскольку последовательность Г!СС Ш-мяРНК может спарнться с АСтСь находящейся на лгобой нз границ экзон — цитрон. Спаривание происходит на участке небольшого размера, н мы не знаем, достаточен лн его размер для того, чтобы границы сплайсннга соединились вместе. На рисунке приведен лучший нз возможных вариантов эюго процесса. На самом деле в области левой границы экзон .— ннтрон, по-внднмому, всегда имеется 4-6 и.н., способных к образованию пар, но в области правой границы могут оказаться только две такие пары, вместо трех.
Интактная частица Ш мяРНК 1п ч!1го может связываться с левой границей экзон — ннтрон. Способностью к связыванию обладает частица в целом; очищенная Ш РНК связываться с границей сплайсинга не может. Пока еще не имеется данных о том, может ли Ш мяРНП связываться с правой границей экзон — ннтрон. Говоря о роли, которую такое спаривание оснований, вероятно, играет прн сплайсннге, следует помнить, что специфичность этой реакции может зависеть от внешних з' ш-рн 5~ зй 1 1 Рис. 2б.11. 121-мяРНК человека имеет вторичную структуру, при которой ее 5чконец является оцноцепочечным.
Другие виды мяРНК имеют аналогичные нуклеотилные последовательности и структуру. Г Второй Зкзсч т" 5-----0 0 н С А 6 °, 01.РНК 3 А С 6 6 0 Сзс А 0 0 С А 0"'А'11ррр6 патрю 11 6 6 0 А А 6 0 А------ 1 экран 1 1 Рис. 25.12 5чконец Ш-мяРНК может спариваться с левой, а также, возможно, и с правой границами сплайсинга. 330 Часть ЧП. Созревание РНК: процессинг условий. Так, мы не стали бы а ргюп' утверждать, что взаимодействие триплетов кодон — антикодон обеспечивало бы достаточную специфичность трансляции, но в тех условиях, которые имеют место в рибосоме, это именно так. Возможно ли, чтобы специфичность взаимодействия Ш-мяРНК ядерная РНК подобным образом зависела от внешних факторов, обусловленных наличием белковых компонентов? Каким образом, не имея системы сплайсинга ядерных РНК ш чйго, из которой компоненты аппарата сплайсинга могут быть выделены в чистом виде, выяснить, действительно ли Ш-мяРНК участвует в сплайсинге? Некоторым косвенным подтщрждецнем экого служат свойства антител, подученных от больных с аутоиммунным заболеванием красной впаеящнвй.
Антитела таких больных вступают в самые разные реакции с нормальными компонентами клеток человека, и среди них можно обнаружить антитела к-'пуялаиневым кислотам. В некоторых случаях мишенью для них оказывается один (или несколько) тип мяРНК. Антитела взаимодействуют с рибонуклеопротеиновой частицей и, вероятно, узнают белковую субъединипу или субъединипы. В ядрах, выделенных из клеток НеЬа, зараженных аденовирусом, может продолжаться сплайсинг вирусных РНК. При инкубации этих ядер.а...ацгителами к мяРНК сплайсинг ппекпатйается. По-видимому, в этом случае происходйт специфическое ингнбирование сплайсинга, а не общее нарушение экспрессии генов, поскольку другие ее стадии (такие, как транскрипция или полиаденилирование) протекают как обычно. Эффективно подавляют сплайсинг только антитела, взаимодействующие с Ш- мяРНП; другие мяРНП в сплайсинге не участвуют.
Дополнительное свидетельство возможного существования связи между Ш-мяРНК и ядерной РНК получено в экспериментах с псораленами. Это кими иские соединения, вызываюшие образование сшивок и специфически воздействующие на двухцепочечные участки нуклеиновых кислот. Сшивки могут быть разрушены при облучении ультрафиолетом. При обработке препаратов ядерных РНП псораленом, а затем ультрафиолетом обнаруживается некоторое количество свободной Ш-мяРНК.
Это означает, что она была связана с ядерной РНК спариванием их оснований. Только очень небольшая часть находящейся в ядре П1-мяРНК участвует в этой реакции. Только ли Ш-мяРНК содействует сплайсингу РНК, или имеются и другие «помощники»? Геном некоторых вирусов кодирует синтез молекул малых РНК. Один из таких вирусов -аденовирус, продуцируюший ЧА1-РНК. Эта РНК комплементарна последовательностям на границах экзон интрон некоторых генов аденовируса; она может участвовать в их узнавании.
Если в создании структур, узнаваемых при сплайсинге, участвуют малые подвижные РНК, то для осуществления определенных этапов сплайсинга может потребоваться синтез специфических РНК-помошников. Окончательное выяснение вопроса о том, какие компоненты участвуют в сплайсинге, невозможно до тех пор, пока в нашем распоряжении не будет таких систем сплайсинга )п И1го, в которых интроны могут быть удалены из РНК-предшественников. В последнее время в получении таких систем были достигнуты значительные успехи. Первые результаты указывают на то, что между этими и другими систехшми сплайсинга имеется определенное формальное сходство, что скорее всего подтверждает наши предположения об участии в сплайсинге Ш РНК. Для изучения сплайсинга РНК-предшественников аденовируса были использованы ядерные экстракты из клеток НеЬа.
В одной из таких систем, требующей присутствия ионов Мй' ' и АТР, сплайсинг стимулируется неочищенным белковым экстрактом, активный компонент которого при очистке выделяется в виде небольших рибонуклеопротеиновых частиц. Способность этой системы функционировать с очищенным РНК-предшественником указывает на то, что осуществление сплайсинга не требует одновременного осугцествления транскрипции. Не обнаружено жесткой связи и между сплайсингом и процессом модификации РНК. Сплайсинг глобиновых РНК, у которых отсутствуют концевые ро1у 1А)-последовательности, протекает совершенно нормально, и хотя у кэпированных РНК сплайсинг значительно более эффективен, чем у некэпированных, каких-либо других различий в осуществлении этого процесса не наблюдается.
И )п г)чо, и )п ч)1го сплайсинг РНК-предшественников больных талассемией происходит по одним и тем же аномальным сайтам; это открывает дорогу детальному исследованию последовательностей, участвующих в сплайсинге. Данные по изучению сплайсинга у больных талассемией говорят о том, что для выяснения роли определенных сайтов сплайсинга в предшественник РНК можно вносить и другие изменения.
Сплайсинг )п чйго включает различные реакции разрезания и лигирования. При использовании в качеогве субстратов сплайсинга аденовирусной или глобиновой РНК был обнаружен промежуточный продукт с необычной структурой, что, возможно, свидетельствует о наличии общей для разных субстратов последовательности реакций сплайсинга в ядре. Для осуществления сплайсннга )п И1го необходимо внести разрыв в левую границу экзон — интрон. В результате внесения разрыва в левый конец интрона образуются две молекулы РНК, одна из которых включает левый экзон, а вторая-правый экзон и интрон.
По-видимому, оба вида молекул РНК объединяются вместе под действием белков, участвующих в сплайсинге. Левый экзон представляет собой линейную молекулу„ тогда как молекула экзон — интрон не линейна. 5'-конец, образовавшийся на левой границе экзон- — янтрон, присоединяется с помощью з'-2'-связи к основанию А-последовательности СТОАС, расположенной на расстоянии около 30 оснований левее правого конца интрона. Эта последовательность-мишень имеет сходство с пятью последними основаниями ТАСТААС-блока интронов дрожжевой ядерной РНК. Ее участие в сплайсинге — возможно, центральное звено механизма интрона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
