Сплайсосома функционирует как сложная динамичная машина: в системах in vitro несколько компонентов сплайсосомы собираются на предшественнике мРНК (пре-мРНК) и выполняют свои задачи, после чего уходят, уступая место следующим компонентам[2].
В ходе сплайсинга распознавание 5'-границы сплайсинга, участка точки ветвления и 3'-границы в значительной мере обусловлено спариванием оснований в молекулах мяРНК и консенсусными последовательностями в пре-мРНК. В самом начале сплайсинга U1 комплементарно связывается с 5'-границей связывания, а белок BBP[англ.] (англ.branchpoint binding protein) и U2AF (вспомогательный фактор U2) узнают будущую точку ветвления. Далее мяРНП U2 вытесняет BBP и U2AF, комплементарно связываясь с консенсусной последовательностью участка точки ветвления. Связывание U2 с точкой ветвления вызывает выход соответствующего неспаренного аденина из спаренной области, благодаря чему он активируется для реакции с 5'-границей сплайсинга. Именно этот аденин станет точкой ветвления. Присутствие же в U2 псевдоуридиновых остатков практически напротив области ветвления приводит к изменению конфигурации связей РНК-РНК во время связывания с U2. Эти изменения структуры, вызванные псевдоуридином, помещает 2'-OH-группу вытянутого аденозина в положение, позволяющее совершить первый шаг сплайсинга[3]. После этого в реакцию вступает тройной мяРНП U4/U6•U5, в котором U4 и U6 удерживаются вместе за счёт комплементарного связывания. Комплекс U1, U2, U4, U5 и U6 получил название B-комплекса. U5 взаимодействует с последовательностями на 5'- и 3'-концах сплайсингового участка за счет инвариантной петли мяРНК, входящей в его состав[4]. Белковые компоненты U5 взаимодействуют с 3'-регионом сплайсингового участка[5]. Сплайсосома претерпевает ряд перестроек, благодаря которым создаётся активный участок сплайсосомы и происходит размещение пре-мРНК для первой фосфорилтрансферазной реакции. Интрон приобретает характерную форму лассо. Происходит ещё несколько перестроек, в результате которых разрываются связи между U4 и U6, и U4 уходит. Освободившаяся U6 заменяет U1 на 5'-границе сплайсинга и образует активный участок для второй фосфорилтрансферазной реакции, в ходе которой соединяются концы экзонов, а интрон вырезается. Комплекс U2, U5 и U6 называется В*-комплексом, а комплекс, существующий в промежутке между существованием В*-комплекса и вырезанием интрона называется С-комплексом. Для соединения экзонов необходима U5[6][7].
Хотя сами реакции сплайсинга не требуют затрат АТФ, он требуется для сборки и перестроек сплайсосомы. Например, АТФ используется некоторыми белками сплайсосомы для разрыва связей РНК—РНК. По сути все этапы, кроме посадки BBP на точку ветвления и U1 на 5'-сайт сплайсинга, требуют гидролиза АТФ и участия дополнительных белков (для одного события сплайсинга необходимо не менее 200 белков с учётом белков мяРНП)[8].
По завершении сплайсинга сплайсосома направляет набор белков, которые связываются с мРНК вблизи позиции, которую раньше занимал интрон. Эти белки носят название комплекс соединения экзонов (англ.exon junction complex, EJC)[8].
Малая сплайсосома
Сравнение работы большой (U2-зависимой) и малой (U12-зависимой) сплайсосом
Помимо U2-зависимой большой сплайсосомой существует U12-зависимая малая сплайсосома[англ.] (англ.minor spliceosome). Малая сплайсосома имеется у большинства эукариот, но сплайсирует только около 0,5 % интронов. Такие интроны сплайсируются несколько менее эффективно, чем интроны большой сплайсосомы, и, как предполагается, ограничивают экспрессию соответствующих генов. По сравнению с обычными интронами, которые имеют концы GT—AG и низкоконсервативный 5'-сайт сплайсинга, интроны малой сплайсосомы имеют консервативные 5'-сайты сплайсинга и концы АТ—АС. мяРНП малой сплайсосомы включают четыре специфичные мяРНК U11[англ.], U12[англ.], U4atac[англ.] и U6atac[англ.], а также мяРНК U5, общую для обеих типов сплайсосом[9]. На рисунке слева представлены основные различия в работе большой и малой сплайсосом.
Клиническое значение
Мутации различных компонентов сплайсосомы и соответствующие им нарушения зачастую приводят к развитию миелодиспластических синдромов[10][11], а также различных видов рака и нейропатологий[12]. В связи с этим кандидатами в противораковые препараты являются малые молекулы, способные модулировать работу сплайсосомы[13]. Синдром Тейби — Линдера (англ.Taybi-Linder syndrome) связан с мутациями в мяРНК, входящей в состав малой сплайсосомы[14].
↑Putoux A., Alqahtani A., Pinson L., Paulussen A. D., Michel J., Besson A., Mazoyer S., Borg I., Nampoothiri S., Vasiljevic A., Uwineza A., Boggio D., Champion F., de Die-Smulders C. E., Gardeitchik T., van Putten W. K., Perez M. J., Musizzano Y., Razavi F., Drunat S., Verloes A., Hennekam R., Guibaud L., Alix E., Sanlaville D., Lesca G., Edery P.Refining the phenotypical and mutational spectrum of Taybi-Linder syndrome. (англ.) // Clinical genetics. — 2016. — Vol. 90, no. 6. — P. 550—555. — doi:10.1111/cge.12781. — PMID27040866. [исправить]
Литература
Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. Молекулярная биология клетки: в 3-х томах. — М. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2013. — Т. 1. — 808 с. — ISBN 978-5-4344-0112-8.