Молекулярные механизмы сплайсинга

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АВТОНОМНОЙ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.И.ВЕРНАДСКОГО

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра биохимии

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ СПЛАЙСИНГА

Симферополь, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

СПЛАЙСИНГ РНК

Введение

Сплайсосомные интроны

Альтернативный сплайсинг

Сборка сплайсосомы

СПЛАЙСИНГ БЕЛКОВ

Введение

Структура интеинов

Современные представления о механизме белкового сплайсинга

Эндонуклеазная активность интеинов

Использование интеинов в биотехнологии

Заключение

Список литературы

Введение

Сплайсинг — созревание информационной РНК (мРНК) у эукариот, в процессе которого путём биохимических реакций с участием РНК и белков из иРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом экзоны. Таким образом предшественник иРНК превращается в зрелую иРНК, с которой считываются (транслируются) белки клетки.

Работа Шарпа и Робертса, опубликованная в 1977 году, показала, что гены высших организмов «рассеяны», то есть хранятся в нескольких различных участках ДНК. Кодирующие отрезки гена перемежаются с некодирующей ДНК, которая не используется при экспрессии белков. «Рассеянная» структура гена была обнаружена, когда аденовирусная мРНК была скрещена с фрагментами моноспирали ДНК, оставшимися после воздействия эндонуклеазы. После такого скрещивания выяснилось, что мРНК-участки этих гибридных молекул мРНК-ДНК содержат 5'- и 3'-концы участков, не обладающие водородными связями. Более длинные отрезки ДНК при гибридизации закольцовывались и образовывали ответвления. Стало ясно, что эти закольцованные участки, содержащие ненужные последовательности, извлекаются из пре-мРНК в результате процесса, который и был назван «сплайсингом». Впоследствии было также выяснено, что рассеянная структура крайне широко распространена у эукариотических генов.

В природе обнаружены несколько вариантов сплайсинга. Какой из них будет проходить в каждом случае зависит от структуры интрона и катализатора, необходимого для реакции.

Сплайсосомные интроны

Сплайсосомные интроны часто находятся в генах, кодирующих белки. Для сплайсинга необходимо наличие специальных 3'- и 5' — последовательностей. Сплайсинг катализируется сплайсосомой — большим комплексом между РНК и белками, состоящим из пяти малых ядерных рибонуклеопротеидов (мяРНП). РНК-составляющая мяРНПов взаимодействует с интроном и, возможно, участвует в катализе. Обнаружены два типа сплайсосом (главная и дополнительная), отличающиеся по входящим в их состав мяРНП.

Главная сплайсосома принимает участие в сплайсинге интронов, содержащих гуанин и урацил (GU) в 5 сайте и аденин и гуанин (AU) в 3 сплайсинг-сайте. Она состоит из мяРНП: U1, U2, U4, U5 и U6.

Сплайсосома — структура, состоящая из молекул РНК и белков и осуществляющая удаление некодирующих последовательностей (интронов) из предшественников мРНК. Этот процесс называется сплайсингом (от 'англ.' splicing — сращивание). Сплайсосому составляют пять малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) и некоторое количество дополнительных белковых факторов.

Содержащиеся в сплайсосоме мяРНП называются U1, U2, U4, U5 и U6. Они участвуют во многих взаимодействиях между молекулами РНК, а также между РНК и белками.

РНК-часть мяРНП богата уридином.

В общем случае сборка сплайсосомы происходит заново для каждой мРНК-предшественника. Молекула пре-мРНК обязательно содержит специфические фрагменты последовательности, распознаваемые во время сборки сплайсосомы. Это 5'-конце, последовательность точки ветвления, полипиримидиновый участок и 3'-конец.

Сплайсосома катализирует удаление промежуточных последовательностей и соединение соседних экзонов. Интроны обычно определяются по наличию последовательности GU на 5'-конце и последовательности AG на 3'-конце. 3'-конец может быть также определен по цепочке полипиримидинов различной длины, называемой полипиримидиновым трактом (ППТ). ППТ выполняют функцию связывания факторов с 3'-концом, а также, возможно, связывания факторов с последовательностью точки ветвления (ПТВ). ПТВ, в свою очередь, содержит много аденозина, требуемого для начала сплайсинга.

Группа менее распространенных мяРНП — U11, U12, U4atac и U6atac — входит вместе с U5 в состав малой сплайсосомы, выполняющей сплайсинг редких интронов пре-мРНК, называемых интронами типа U12.

Рис. 1. Один из белков сплайсосомы, присоединённый к участку РНК.

Разные домены белка выделены различными цветами, РНК - вертикальная молекула в правой части рисунка.

Альтернативный сплайсинг

Альтернативный сплайсинг, во время которого происходит рекомбинация экзонов — главный источник генетического многообразия у эукариот. Переменному сращиванию обычно приписывалась роль причины относительно малого количества генов в геноме человека. Оценка их количества на протяжении многих лет менялась, максимальное же количество прогнозировалось на уровне 100 тысяч. Однако благодаря проекту Human Genome Project (англ. «Геном человека») стало известно, что их количество близко к 30 000. При этом, однако, считается, что почти каждый человеческий ген имеет не менее двух изоформ.

Сущность альтернативного сплайсинга заключается в том, что в р

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать