snRNP mažoji branduolio RNR: vaidmuo, struktūra ir reikšmė splaisinge
Mažosios branduolio ribonukleoproteinų dalelės (snRNP, vadinamos ir „snurps“) susijungia su baltymais ir sudaro spliceosomas, kurios atlieka pre-mRNR splaisingo (kirpimo ir sujungimo) funkciją ląstelės branduolyje.
Kas yra splaisingas ir kodėl snRNP yra svarbios
Splaisingas svarbus todėl, kad eukariotuose dauguma genų yra sudaryti iš koduojančių sekų (egzonų) ir nekoduojančių tarpinių sekų (intronų). Per alternatyvųjį splaisingą vieno geno pre-mRNR gali būti apdorojama skirtingais būdais, taip susidarant keliems skirtingiems pasiuntinių RNR variantams ir iš jų — skirtingiems baltymams. Spliceosomos, kurių pagrindą sudaro snRNP, atpažįsta intronų riboženklius ir kontroliuoja, kurie egzonai bus sujungti.
Struktūra ir pagrindinės sudedamosios dalys
Kiekviena snRNP turi dvi pagrindines dalis: baltymus ir RNR. RNR komponentas — mažoji branduolio RNR, arba snRNA — paprastai yra apie 100–350 nukleotidų ilgio (dažniausiai ~150 nt pagrindinėms snRNR). Pagrindiniai branduoliniai snRNP, dalyvaujantys klasikinėje splicingosomoje, yra pažymėti raidėmis U: U1, U2, U4, U5 ir U6. U1, U2, U4 ir U5 snRNP yra susieti su septeto Sm baltymų žiedu, o U6 paprastai sąveikauja su Lsm baltymų komplekso proteinais.
SnRNA ne tik konstruoja ribinę struktūrą: ji aktyviai atpažįsta pre-mRNR signalų sekas (pvz., 5' ir 3' introno ribas bei atšakų vietas) ir padeda formuoti katalizinį centrą. Ypač U2 ir U6 snRNR susidariusios terpės formuoja aktyvųjį centrą, kuris katalizuoja transesterifikacijos reakcijas splaisingo metu — todėl snRNP funkcija yra dalinai „riboziminė“.
Spliceosomos surinkimas ir dinamika
Spliceosomos surinkimas vyksta etapais (dažnai vadinamais E, A, B, B* ir C kompleksais). Pirmiausia U1 snRNP „prikimba“ prie 5' introno ribos, o vėliau U2 snRNP atpažįsta atšakos (branch point) seką. Vėliau prijungiasi U4/U6•U5 triada ir vyksta didelės konformacinės pertvarkos: U1 ir U4 atsiskiria, o U2 ir U6 suformuoja katalitinį centrą. Šios pereigos ir RNR–RNR bei RNR–baltymo sąveikos užtikrina tikslų intronų pašalinimą.
SnRNP biogenezė ir modifikacijos
SnRNP biogenezė prasideda snRNA transkripcija branduolyje (kai kurios snRNR transkribuojamos RNA polimerazės II, o U6 — RNA polimerazės III). Po to snRNR patiria kepurėlės modifikacijas, išnešamos į citoplazmą, kur joms prijungiami Sm baltymai su pagalba SMN kompleksą; vėliau pilnai subrendusios snRNP grįžta į branduolį ir dažnai lokalizuojasi į specialias struktūras, pvz., Cajal kūnelius. SnRNR bei jų nukleotidai yra modifikuojami (pvz., pseudouridilinimas, 2'-O metilinimas), kas svarbu stabilumui ir funkcijai.
Klinikinė ir biologinė reikšmė
- SnRNP disfunkcija sukelia splaisingo klaidas, kurios siejamos su įvairiomis ligomis — pavyzdžiui, SMN baltymų deficitas sutrikdo Sm baltymų prijungimą ir yra pagrindinis spinalinės raumenų atrofijos (SMA) mechanizmas.
- Autoimuninėse ligose, pvz., sisteminėje raudonojo vilkligės (SLE), pacientų antikūnai gali nukreipti prieš Sm baltymus ir snRNP (žinomi kaip anti‑Sm antikūnai), todėl snRNP turi ir diagnostinę reikšmę.
- Supratimas, kaip veikia snRNP ir alternatyvus splaisingas, leido kurti gydymo strategijas, pavyzdžiui, antisense oligonukleotidus, kurie keičia splaisingo variantus tam tikrose ligose.
Išradėjai ir istorija
SnRNP atrado Michaelas Lerneris ir Joan Steitz, kurie tyrė pacientų antikūnų ir nustatė, kad jie kaita su mažomis branduolio RNR–baltymo kompleksų dalelėmis. Tomas Cechas ir Sidnis Altmanas nepriklausomai atrado, kad RNR gali turėti katalitines savybes, už ką 1989 m. jie gavo Nobelio chemijos premiją už atradimus apie ribozymus.
Apibendrinant: snRNP yra esminės RNR–baltymo dalelės, kurios atlieka tiek atpažinimo, tiek katalizines funkcijas splaisingo procese. Jų struktūrinės detalės, biogenezė ir dinamiškas elgesys spliceosomoje lemia genų raiškos įvairovę ir turi svarbią reikšmę sveikatai bei ligoms.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra snRNP?
A: SnRNP (arba "snurp") yra maža branduolinė RNR molekulė, kuri jungiasi su baltymais ir sudaro splaisingus.
K: Ką apima alternatyvusis splaisingas?
A: Alternatyvusis splaisingas apima genų dalių pertvarkymą, kad iš to paties geno susidarytų skirtingi baltymai. Šio proceso metu susidaro alternatyvios pasiuntinių RNR, kurios vėliau sukuria skirtingus baltymus.
K: Kokio ilgio paprastai yra snRNA komponentas snurp?
A: Snurp snRNA komponentas paprastai yra apie 150 nukleotidų ilgio.
K: Kokį vaidmenį snRNP atlieka ląstelių vystymesi?
A: SnRNP veikia ir kaip fermentas (katalizatorius), ir kaip struktūra, todėl vaidina svarbų vaidmenį ląstelės vystymuisi.
K: Kas atrado snRNP?
A: Michaelas Lerneris ir Joan Steitz buvo pirmieji, kurie atrado snRNP, nors Thomas Cechas ir Sidney Altmanas taip pat prisidėjo prie jų atradimo ir 1989 m. gavo Nobelio chemijos premiją už nepriklausomus atradimus, kad RNR gali veikti kaip katalizatorius ląstelės vystymuisi.
K: Kas yra egzonai ir intronai?
Atsakymas: Egzonai yra koduojančios dalys, esančios genuose, kurios koduoja baltymus, o intronai yra nekoduojančios dalys, kurios atskiria egzonus genuose.
K: Kaip spliceosomos kontroliuoja alternatyvųjį splaisingą?
A. Spliceosomos kontroliuoja alternatyvaus splaisingo detales, atpažindamos sekas intronų galuose ir atšakų vietose, naudodamos specifines mažąsias branduolines RNR (snRNA).
