Un spliceosome es un
complejo de snRNA y la proteína subunidades que elimina intrones de un transcrito de pre- mRNA ( ARNnh ) segmento. Este proceso se conoce
generalmente como empalme .
Composición
Cada spliceosome se compone de cinco pequeños ARN nucleares
(snRNA), y una serie de factores proteicos asociados. Cuando estos ARN pequeños
se combinan con los factores proteicos, que crea un complejo ARN-proteína
llamada snRNP .
Los ARNsn que componen la nuclear spliceosome se
nombran U1 , U2 , U4 , U5 y U6 , y participar en varios ARN-ARN y las
interacciones ARN-proteína. El componente de ARN de la pequeña proteína nuclear
ribonucleico o snRNP (que se pronuncia "snurp") es rico en uridina (el nucleósido análogo de la uracilo nucleótido ).
El conjunto canónico de la spliceosome se produce
de nuevo en cada uno de ARNnh (pre-ARNm). El ARNnh contiene elementos
específicos de la secuencia que son reconocidos y utilizados durante el montaje
spliceosome. Estos incluyen los 5 'de empalme final, la secuencia rama punto,
el tracto polipirimidina, y el extremo 3' del sitio de empalme final. El
spliceosome cataliza la eliminación de intrones, y la ligadura de los exones
que flanquean.
Los intrones tienen típicamente una secuencia de
nucleótidos GU en el extremo 5 'del sitio de empalme extremo, y un AG en el
sitio 3' final de empalme. El 3 'del sitio de empalme puede ser definido por
una longitud variable de polypyrimidines, llamado el tracto polipirimidina
(TPP), que sirve la doble función de factores de reclutamiento al extremo 3
'del sitio de empalme y posiblemente reclutar factores a la secuencia de punto
de ramificación (BPS) . El BPS contiene la adenosina conservada requerida para
la primera etapa de empalme.
Un grupo de menos ARNsn abundantes, U11 y U12 , los U4atac y U6atac , junto con
U5, son subunidades de la llamada spliceosome menor que
empalma una rara clase de intrones de pre-ARNm, denotado U12-tipo. Estos snRNPs
formar el spliceosome U12 se encuentran en el citosol .
La nueva evidencia derivada de la primera
estructura cristalina de un intrón del grupo II sugiere que el spliceosome es
en realidad una ribozima , y que utiliza un mecanismo de
iones de dos metales para la catálisis.
Splicing
alternativo
Empalme alternativo (la re-combinación de
diferentes exones ) es una fuente importante de diversidad genética en las
células eucariotas. variantes de empalme se
han utilizado para tener en cuenta el número relativamente pequeño de genes en el genoma humano . Durante
años, la estimación varió ampliamente con las estimaciones de los mejores
llegando a 100.000 genes, , pero ahora, debido a la Proyecto del Genoma Humano
de la figura se cree que es más cerca de 20.000 genes. Uno en particular de Drosophila del gen ( Dscam , el homólogo de Drosophila del ser humano
DSCAM de Down Síndrome de la molécula de adhesión celular) puede ser empalmados
alternativamente en 38.000 diferentes ARNm .
Empalme de ARN
En 1977, el trabajo de los laboratorios de Sharp y
Roberts reveló que los genes de organismos superiores son "dividido"
o presente en varios segmentos distintos a lo largo de la molécula de ADN. Las regiones codificantes del gen están separados
por ADN no codificante que no está involucrado en la expresión de proteínas. La
estructura de los genes de división se encontró cuando ARNm adenovirales se
hibridó con fragmentos de escisión de endonucleasa de una sola hebra de ADN
viral. [6] Se observó que los ARNm de los híbridos ADN-ARNm
contenía 5 'y 3' de colas no son de hidrógeno regiones unidas. Cuando más
grandes fragmentos de ADN viral se utilizaron, las estructuras en horquilla de
un bucle hacia fuera de ADN se observaron cuando se hibridan a los mRNAs
virales. Se dio cuenta de que las regiones fuera bucle, los intrones, son
suprimidos de los ARNm de precursores en un proceso agudo llamado
"empalme". La estructura de los genes de división posteriormente se
encontró que son comunes a la mayoría de los genes eucariotas. Phillip Sharp y Richard J. Roberts, fueron
galardonados con el 1993 el Premio Nobel
de Fisiología o Medicina por su descubrimiento de los intrones y el
proceso de empalme.
spliceosome
asamblea
El modelo para la formación del sitio activo
spliceosome implica un conjunto ordenado, paso a paso de las partículas snRNP
discretos sobre el sustrato ARNnh. El primer reconocimiento de hnRNAs implica
snRNP U1 vinculante a los 5 'del sitio de empalme final de la ARNnh y otros no
snRNP factores asociados para formar el complejo compromiso, o complejo
temprano (E) en los mamíferos. El compromiso compleja es un complejo independiente
de ATP que comprometa a la ARNnh a la vía de empalme. U2 snRNP es reclutado a la región de la rama a
través de interacciones con el componente E compleja U2AF (U2 snRNP factor auxiliar) y,
posiblemente, snRNP U1. En una reacción dependiente de ATP, U2 snRNP convierte
estrechamente asociado con la secuencia de punto de ramificación (BPS) para
formar complejo A. Un dúplex formado entre U2 snRNP y la región rama ARNnh
sobresale la rama adenosina especificándolo como el nucleófilo para la
transesterificación primera .
La presencia de un residuo pseudouridina en U2
snRNA, casi enfrente de la sucursal, se traduce en una conformación alterada
del dúplex ARN-ARN en la unión de U2 snRNP. Específicamente, la estructura
alterada del dúplex inducida por la pseudouridina coloca el "2 OH de la
adenosina abombada en una posición favorable para la primera etapa de empalme. El U4/U5/U6 tri-snRNP es reclutados
a la spliceosome montaje para formar el complejo B, y después de varios
reordenamientos complejos C (el spliceosome) se activa para la catálisis. No está claro cómo la snRNP triples ha sido
contratado para un complejo, pero este proceso puede ser mediada a través de
interacciones proteína-proteína y / o interacciones apareamiento de bases entre
U2 snRNA y U6 snRNA.
El snRNP U5 interacciona con secuencias en el
extremo 5 'y 3' sitios de empalme a través del bucle invariante de U5 snRNA y U5 componentes proteicos interactuar con la
región 3 'del sitio de empalme.
Momento de la contratación de la snRNP triples,
varios ARN-RNA reordenamientos preceder a la primera etapa catalítica y
reordenamientos ocurren más en el spliceosome catalíticamente activo. Varias de
las interacciones ARN-ARN son mutuamente excluyentes, sin embargo, no se sabe
lo que desencadena estas interacciones, ni el orden de estos reordenamientos.
El reordenamiento primero es probablemente el desplazamiento de snRNP U1 desde
el sitio de empalme 5 'y la formación de una interacción U6 snRNA. Se sabe que
snRNP U1 está sólo débilmente asociada con spliceosomas completamente formadas, y snRNP U1 es inhibidora de la formación de una
"interacción del sitio de empalme en un modelo de oligonucleótido sustrato
que contiene un corto 5 'U6-5 exón y 5' sitio de empalme. La unión de U2 snRNP a la secuencia de punto de
ramificación (BPS) es un ejemplo de una interacción ARN-ARN desplazando una
interacción proteína-ARN. Momento de la contratación de U2 snRNP, la rama de
SF1 unión a proteínas en el complejo de compromiso se desplaza desde el sitio
de unión de U2 snRNA y SF1 son eventos mutuamente excluyentes.
Dentro de la snRNA U2, hay otros reordenamientos
mutuamente exclusivos que se producen entre las conformaciones que compiten.
Por ejemplo, en la forma activa, tallo bucle IIa se ve favorecida, en la forma
inactiva una interacción mutuamente excluyentes entre el bucle y una secuencia
aguas abajo predomina. No está claro cómo U4 se desplaza desde U6 snRNAm,
aunque ARN se ha implicado en el montaje spliceosome, y puede funcionar para
relajarse U4/U6 y promover la formación de una interacción U2/U6 snRNA. Las
interacciones de U4/U6 tallo bucles I y II se disocian y el vástago liberó
bucle II región de pliegues U6 sobre sí misma para formar un bucle vástago
intramolecular y U4 ya no se requiere en el montaje spliceosome adicional. El
lazo madre me liberó la región de pares de bases U6 con U2 snRNA que forma la
hélice U2/U6 I. Sin embargo, la estructura de la hélice que es mutuamente
excluyente con el extremo 3 'de la mitad de un interno de la región 5' tallo
bucle de U2 snRNA.
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