snRNP

snRNP

snRNPs("스너프"라고 발음되는 작은 핵 리보핵단백질)는 수정되지 않은 pre-mRNA 및 다양한 다른 단백질과 결합하여 spliceosome을 형성하는 RNA-단백질 복합체로서, pre-mRNA의 스플라이싱이 발생하는 큰 RNA-단백질 분자 복합체다. snRNPs의 작용은 진핵 세포의 핵에서만 일어나는 RNA의 사후전송 수정의 중요한 측면인 사전 mRNA로부터 인트론을 제거하는데 필수적이다. 또한 U7 snRNP는 히스톤 프리 mRNA의 3 3 스템 루프 처리를 담당하므로 U7 snRNP는 스플라이싱에 전혀 관여하지 않는다.

snRNP의 두 가지 필수 구성 요소는 단백질 분자와 RNA이다. 각 snRNP 입자 내에서 발견된 RNA는 소형 핵 RNA, 즉 snRNA로 알려져 있으며, 보통 길이가 약 150개의 뉴클레오티드가 된다. snRNP의 snRNA 구성요소는 5'와 3' 끝과 인트론의 가지 부위에서 임계 스플리싱 신호의 시퀀스를 "인식"함으로써 개별 인트론에 특수성을 부여한다. snRNP에서 snRNA는 효소 역할과 구조적 역할을 직접 통합한다는 점에서 리보솜 RNA와 유사하다.

SnRNPs는 Michael R에 의해 발견되었다. Lerner와 Joan A. 스티츠.[2][3] 토마스 R. 체흐와 시드니 알트먼도 RNA가 세포발달에 촉매 역할을 할 수 있다는 독자적인 발견으로 1989년 노벨화학상을 수상하는 등 이번 발견에 한몫을 했다.

종류들

적어도 다섯 종류의 snNP가 스플라이싱에 참여하기 위해 스플라이소솜에 결합한다. 그것들은 젤 전기영상으로 시각화될 수 있으며 개별적으로 U1, U2, U4, U5, U6라고 알려져 있다. 그들의 snRNA 구성요소는 각각 U1 snRNA, U2 snRNA, U4 snRNA, U5 snRNA, U6 snRNA와 같이 알려져 있다.[4]

1990년대 중반, 변형된 snRNP 등급이 존재하여 메타조안에서만 발견되는 인트론 부류의 스플라이싱에 도움을 주는 것으로 밝혀졌으며, 5'의 스플라이스 부지와 지점 부지가 보존되어 있다. snRNP의 이 변형 클래스는 U11 snRNA, U12 snRNA, U4atac snRNA 및 U6atac snRNA를 포함한다. 서로 다르지만 각각 U1, U2, U4, U6와 같은 기능을 수행한다.[5]

또한 U7 snRNP는 U7 소형 핵 RNA와 관련 단백질로 만들어지며 히스톤 프리 mRNA의 3㎛ 스템 루프 처리에 관여한다.[1]

바이오제네시스

작은 핵 리보핵단백질(snRNPs)은 세포핵과 세포질 모두를 포함하는 밀접하게 조정되고 조절된 공정으로 조립된다.[6]

핵에서 RNA의 합성 및 내보내기

RNA 중합효소 II는 U1, U2, U4, U5, 그리고 덜 풍부한 U11, U12, U4atac(snRNA)은 수출 신호 역할을 하는 m7G 캡을 획득한다. 핵 수출은 CRM1에 의해 매개된다.

세포질 속 sm 단백질의 합성 및 저장

sm 단백질은 다른 단백질과 마찬가지로 리보솜이 sm 메신저 RNA를 번역해 세포질에서 합성된다. 이것들은 모두 pICln 단백질과 관련된 세 개의 부분 조립된 고리 복합체의 형태로 세포질에 저장된다. They are a 6S pentamer complex of SmD1, SmD2, SmF, SmE and SmG with pICln, a 2-4S complex of SmB, possibly with SmD3 and pICln and the 20S methylosome, which is a large complex of SmD3, SmB, SmD1, pICln and the arginine methyltransferase-5 (PRMT5) protein. SMD3, SmB, SmD1은 메틸로솜에서 변환 후 수정을 거친다.[7] 이 세 가지 Sm 단백질은 smD1, smD3 및 smB의 C-단자 끝에서 아르기닌-글리신 모티브를 반복하였으며, 아르기닌 사이드 체인은 Ω-NG, N-디메틸-아르기닌으로G' 대칭적으로 디메틸화된다. 3개 전구체 복합체에서 모두 발생하지만 성숙한 snRNP에 없는 pICln이 전문 보호자 역할을 해 sm 단백질의 조기집합을 막는다는 제안이 나왔다.

SMN 복합체 내 코어 snRNP 조립

참고 항목: LSm § Gemin6 및 Gemin7

The snRNAs (U1, U2, U4, U5, and the less abundant U11, U12 and U4atac) quickly interact with the SMN (survival of motor neuron protein); encoded by SMN1 gene) and Gemins 2-8 (Gem-associated proteins: GEMIN2, GEMIN3, GEMIN4, GEMIN5, GEMIN6, GEMIN7, GEMIN8) forming the SMN complex.[8][9] 여기서 snRNA가 smD1-SmD2-SmF-SmE-SmG 펜타머에 바인딩되고, 이어 smD3-SmB 다이머를 추가하여 smRNA의 sm 사이트를 중심으로 sm 링을 완성한다. 이 Sm 사이트는 이러한 snRNA에서 보존된 뉴클레오티드의 배열로, 일반적으로 AUUGGG(여기서 A, U, G는 각각 아데노신, 우리딘, 구아노신을 나타낸다.)이다. snRNA 주위에 sm 링을 조립한 후, 5' 단자 뉴클레오시드(이미 7-메틸과노신 캡으로 수정)는 2,2,7-트리메틸과노신(snRNA)으로 하이퍼메틸화되며, snRNA의 다른 (3') 끝은 다듬어진다. 이 수정, 그리고 완전한 Sm 링의 존재는 스누르포틴 1 단백질에 의해 인정된다.

핵에서 snRNP의 최종 조립

완성된 코어 snRNP-snurportin 1 복합체는 단백질 importin β를 통해 핵으로 운반된다. 핵 내부에는 핵심 snRNP가 카잘 본체에 나타나며, 여기서 snRNP의 최종 조립이 이루어진다. 이것은 특정 snRNP(U1, U2, U4, U5)에 특정한 추가 단백질과 다른 변형들로 구성된다. 비록 많은 양의 자유 U6가 세포질에서 발견되지만 U6 snRNP의 생물 발생은 핵에서 발생한다. LSm 링이 먼저 조립된 후 U6 snRNA와 연결될 수 있다.

snRNP 분해

snRNP는 수명이 매우 길지만 결국 분해되고 분해되는 것으로 가정된다. 분해 과정에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.

불량 조립체

SMN을 암호화하는 SMN1 유전자의 유전적 결함으로 인해 발생하는 snRNP 생물 발생에서 운동 뉴런(SMN) 단백질 생존의 결함이 유전적 장애 척추 근육 위축에서 관찰된 운동 뉴런 병리학을 설명할 수 있다.[10]

구조, 기능 및 조직

극저온 전자 현미경과 연속적인 단일 입자 분석으로 인간과 효모 snNP 구조 몇 개가 결정되었다. [11] 최근 인간 U1 snRNP 코어 구조는 X선 결정학(3CW1, 3PGW)에 의해 결정되었고, 이어 U4 코어 snRNP(2Y9A)의 구조가 결정되었는데, 이 구조는 원자 접촉, 특히 sm 단백질의 결합모드에 대한 첫 번째 통찰력을 제공했다. U6 UsnRNA의 구조는 특정 단백질 Prp24(4N0T)와 함께 특수 LSM2-8 단백질 링(4M7A)에 묶인 3' 뉴클레오티드 구조로 복합적으로 해결됐다. 각 구조물에 대한 PDB 코드는 괄호 안에 언급되어 있다.[12][13] 단일 입자 전자 현미경 분석으로 결정된 구조물은 인간 U1 snRNP,[14] 인간 U11/U12 di-snNP,[15] 인간 U5 snRNP, U4/U6di-snRNP, U4/U6∙U5 tri-snNNP이다.[16] snRNP와 스플라이소솜의 구조와 기능을 결정하는 추가 진행은 계속된다.[17]

Anti-snRNP 항체

인체 자체 snRNP에 대해 자가 항균이 생성될 수 있으며, 특히 전신 루푸스 에리테마토소스(SLE)에서 snRNP의 sm 단백질 유형을 대상으로 한 항-Sm 항체가 가장 두드러진다.

참조

  1. ^ a b Schümperli, D.; R. S. Pillai (2004-10-01). "The special Sm core structure of the U7 snRNP: far-reaching significance of a small nuclear ribonucleoprotein" (PDF). Cellular and Molecular Life Sciences. 61 (19–20): 2560–2570. doi:10.1007/s00018-004-4190-0. ISSN 1420-682X. PMID 15526162. S2CID 5780814.
  2. ^ Lerner MR, Steitz JA (November 1979). "Antibodies to small nuclear RNAs complexed with proteins are produced by patients with systemic lupus erythematosus". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 76 (11): 5495–9. Bibcode:1979PNAS...76.5495R. doi:10.1073/pnas.76.11.5495. PMC 411675. PMID 316537.
  3. ^ Lerner MR, Boyle JA, Mount SM, Wolin SL, Steitz JA (January 1980). "Are snRNPs involved in splicing?". Nature. 283 (5743): 220–4. Bibcode:1980Natur.283..220L. doi:10.1038/283220a0. PMID 7350545. S2CID 4266714.
  4. ^ 위버, 로버트 F. (2005) 분자생물학, 페이지 432-448. 뉴욕 주 뉴욕 맥그로힐 ISBN 0-07-284611-9
  5. ^ Montzka KA, Steitz JA (1988). "Additional low-abundance human small nuclear ribonucleoproteins: U11, U12, etc". Proc Natl Acad Sci USA. 85 (23): 8885–8889. Bibcode:1988PNAS...85.8885M. doi:10.1073/pnas.85.23.8885. PMC 282611. PMID 2973606.
  6. ^ Kiss T (December 2004). "Biogenesis of small nuclear RNPs". J. Cell Sci. 117 (Pt 25): 5949–51. doi:10.1242/jcs.01487. PMID 15564372.
  7. ^ Meister G, Eggert C, Bühler D, Brahms H, Kambach C, Fischer U (December 2001). "Methylation of Sm proteins by a complex containing PRMT5 and the putative U snRNP assembly factor pICln". Curr. Biol. 11 (24): 1990–4. doi:10.1016/S0960-9822(01)00592-9. hdl:11858/00-001M-0000-0012-F501-7. PMID 11747828. S2CID 14742376.
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  14. ^ Stark, Holger; Prakash Dube; Reinhard Luhrmann; Berthold Kastner (2001-01-25). "Arrangement of RNA and proteins in the spliceosomal U1 small nuclear ribonucleoprotein particle". Nature. 409 (6819): 539–542. Bibcode:2001Natur.409..539S. doi:10.1038/35054102. ISSN 0028-0836. PMID 11206553. S2CID 4421636.
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