Прерибосомальная РНК - Preribosomal RNA

Прерибосомная РНК (пре-рРНК) представляет собой небольшой класс РНК это скопировано из ДНК представляющий последовательность генома. Однако пре-рРНК нельзя использовать для белок производство до тех пор, пока не произойдет сплайсинг интронов, образуя новую связь между экзонами и приводящую к зрелой рибосомной РНК (рРНК ).

Обзор

Во время или сразу после транскрипция пре-рРНК из рДНК в ядрышко предшественник рибосомной РНК (пре-рРНК) модифицируется и связывается с несколькими рибосомными белками.[1] Малые ядрышковые РНК (snoRNA ) диктуют модификации путем спаривания оснований с сайтами-мишенями в эукариотической пре-рРНК и могут также играть роль в укладке пре-рРНК. Пре-рРНК содержит внешние транскрибируемые спейсеры (5'-ETS, 3'-ETS) на обоих концах, а также внутренние транскрибируемые спейсеры (ITS1, ITS2). Расщепления на сайтах A ’и T1 удаляют 5’-ETS и 3’-ETS соответственно. Расщепления в сайтах A0, 1 и 2 приводят к образованию 18S рРНК. Расщепление по сайту 3 может происходить до или после расщепления по сайтам A0, 1 и 2 и может отвечать за связь между путями процессинга 18S и 28S рРНК. Последние стадии процессинга рРНК требуют расщеплений на 3, 4 ’, 4 и 5 для образования зрелых 5.8S и 28S рРНК.

Модификации

Исследования показывают, что либо одновременно, либо сразу после синтеза пре-рРНК, внутренние модификации производятся в областях компонентов рРНК, 18S, 5,8S, и 28S, которые различаются в зависимости от типа ячейки. Xenopus Модификации пре-рРНК включают десять метилирований оснований, 105 2’-O-метилирований рибозы и около 100 псевдоуридинов, тогда как дрожжевая рРНК имеет только половину этих модификаций.[2] Малые ядрышковые пары оснований РНК с пре-рРНК и определяют сайт модификации. Отдельные семейства мяРНК претерпевают различные модификации. Box C / D snoRNA направляет образование 2’-O-Me, тогда как Box H / ACA snoRNA направляет образование псевдоуридинов. Считается, что спаривание оснований snoRNA с пре-рРНК действует как шаперон в сворачивании зрелой рРНК.

Рибосомные белки

Пре-рРНК имеют три основных размера; 37S (дрожжи), 40S (Xenopus) и 45S (млекопитающие). За несколько этапов почти 80 рибосомных белков собираются с пре-рРНК. Во время транскрипции пре-рРНК связываются ранние рибосомальные связывающие белки.[3] Считается, что этот 30S RNP, содержащий 45S пре-рРНК, является предшественником 80S RNP, который, в свою очередь, является предшественником 55S RNP. 55S РНП составляет ~ 75% ядрышковой популяции пре-рибосом.[4]

Обработка рибосомной РНК

Для образования зрелой рРНК 18S, 5.8S и 28S пре-рРНК 40S (Xenopus) и 45S (млекопитающие) должны пройти через серию расщеплений для удаления внешних и внутренних спейсеров (ETS / ITS). Это можно сделать одним из двух способов. Путь 1 начинается с расщепления в сайте 3, который отделяет кодирующие области 5.8S и 28S рРНК в пре-РНК 32S от кодирующей области 18S рРНК в пре-рРНК 20S. Путь 2 сначала расщепляется в сайтах A0, 1 и 2, а затем в сайте 3.[5]

U3 мяРНК

U3 snoRNA, самая распространенная snoRNA, необходимая для процессинга рРНК, влияет на выбранный путь.[6] Он связывается с пре-рРНК посредством белок-белковых взаимодействий, а также спаривания оснований. Чтобы позволить U3 функционировать должным образом, требуется спаривание оснований между 3 ’шарнирной областью U3 и комплементарными последовательностями в 5’-ETS. Тем не менее, соединение между 5’-петлей U3 и 5’-ETS может произойти, но это не обязательно для работы.[7] Нуклеолин, обильный фосфопротеин, связывается с пре-рРНК сразу после транскрипции и способствует спариванию оснований между шарнирами мяоРНК U3 и ETS.[8]

Сайт A ’и расщепление T1

Область, в которой 5’-ETS перекрестно сшивается с U3, известна как сайт A ’и иногда расщепляется в процессе первичного процессинга в пре-рРНК млекопитающих. Расщепление этого сайта зависит от snoRNAs U3, U14, E1 и E3, и хотя это расщепление не является предпосылкой для процессинга пре-рРНК, стыковка snoRNP имеет решающее значение для продукции 18S рРНК. Вскоре после расщепления A ’3’-ETS расщепляется в сайте T1 с помощью мяРНК U8.

Расщепление по сайту A0, 1 и 2

Для последующего расщепления по сайтам A0, 1 и 2 необходимы мяноРНК U3, мяноРНК U14, snR30 и snR10 у дрожжей, а также мяРНК U22 у Xenopus. Расщепление этих сайтов координируется с образованием зрелой 18S рРНК. Для расщепления A0 необходим бокс A мяРНК U3.[9] Если Box A U3 мутирован, расщепление A0 ингибируется, и в то время как 20S pre-rRNA накапливается, он не процессируется в 19S rRNA, и расщепление в сайтах и ​​2 также ингибируется, что предполагает, что расщепление в A0 предшествует расщеплению сайтов 1 и 2. Механизм расщепления сайта 1 еще не известен, однако положение U3 Box A рядом с сайтом 1 помогает доказать, что Box A снова необходим для расщепления сайта A1.[10] Однако сайту 2 требуется 3’-конец BoxA ’и U3 snoRNA для расщепления. После расщепления сайта 2 18S рРНК высвобождается из пре-рРНК.

Расщепление сайта 3

В то время как мяноРНК U3 требуется для образования 18S рРНК, мяноРНК U8 требуется для образования 5,8S и 28S рРНК.[11] Расщепление происходит в сайте 3, который находится ближе к концу ITS1, и впоследствии образует 32S пре-рРНК, долгоживущий промежуточный продукт. Расщепление в сайте 4 ’в ITS2 дает предшественник 5.8S РНК, который длиннее на его 3’-конце. Чтобы обрезать 3’-конец, расщепление должно происходить в сайтах 4 и 5. Предполагается, что сайт 3 может служить связующим звеном между путями процессинга 18S и 28S рРНК у высших организмов.[12]

Различные виды

Пре-рРНК во всех биологические царства показать сходства и различия. Эубактерии содержат 16S и 23S рРНК, которые располагаются наверху длинных парных оснований, которые служат сайтом для процессинга РНКаза III расщепление.[13] Эти два стебля также встречаются в пре-рРНК из архебактерии, однако они не существуют в пре-рРНК Xenopus. Считается, что, хотя спаривание оснований происходит во всех типах пре-рРНК, оно происходит в цис-форме в пре-рРНК эубактерий, тогда как у эукариот оно происходит в транс-положении между мяРНК и концами кодирующих областей рРНК в пре-рРНК. не совсем понятно, почему все три царства обладают пре-рРНК, а не непосредственно транскрибируют зрелые формы рРНК, но считается, что транскрибируемые пространства в пре-рРНК могут играть некоторую роль в правильной укладке рРНК.

Рекомендации

  1. ^ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5’-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011; 39.
  2. ^ Герби С.А., Боровягин А.В. Пре-рибосомный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных мадам Кюри Bioscience [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
  3. ^ Chooi WY, Leiby KR. Электронно-микроскопический метод локализации рибосомных белков во время транскрипции рибосомальной ДНК: метод изучения сборки белков. Proc Natl Acad Sci. 1981; 78: 4823–4827.
  4. ^ Хаджиолов А.А. Биогенез ядра и рибосом. Вена: Springer-Verlag KG. 1985 г.
  5. ^ Герби С.А., Боровягин А.В. Пре-рибосомный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных мадам Кюри Bioscience [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
  6. ^ Боровягин А.В., Герби С.А. Малая ядрышковая РНК U3 необходима для расщепления на сайтах 1, 2 и 3 в пРНК и определяет, какой путь процессинга рРНК происходит в ооцитах Xenopus. J Mol Biol. 1999; 286: 1347–1363.
  7. ^ Боровягин А.В., Герби С.А. МнорНК Xenopus U3 присоединяется к пре-рРНК посредством нового взаимодействия спаривания оснований. Отправлено. 2003 г.
  8. ^ Эррера А., Олсон, Минюст. Ассоциация белка C23 с быстро меченной ядрышковой РНК. Биохимия. 1986; 25: 6258–6264.
  9. ^ Савино Р., Хитти Ю., Герби С.А. Гены малой ядерной РНК Xenopus laevis U3. Nucleic Acids Res. 1992; 20: 5435–5442.
  10. ^ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5’-ETS требуется для раннего расщепления прерибосомной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011; 39.
  11. ^ Marmier-Gourrier N, Cle´ry A, Schlotter F, Branlant C. Взаимодействие второй пары оснований между малой ядрышковой РНК U3 и областью 5’-ETS необходимо для раннего расщепления прерибосомной РНК дрожжей. Исследования нуклеиновых кислот. 2011; 39.
  12. ^ Герби С.А., Боровягин А.В. Пре-рибосомный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных мадам Кюри Bioscience [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.
  13. ^ Герби С.А., Боровягин А.В. Пре-рибосомный процессинг РНК в многоклеточных организмах. В: База данных мадам Кюри Bioscience [Интернет]. Остин (Техас): Landes Bioscience; 2000-.