snRNP (väikesed tuuma ribonukleoproteiinid) – funktsioon ja roll splaissimisel
snRNP (snurps) — avasta nende funktsioon ja roll splaissimisel: kuidas snRNA ja valgud moodustavad spliksosoomi ning juhivad alternatiivset splaissimist ja geeniekspressiooni.
Väike tuuma-RNA (snRNP ehk "snurps") ühineb valkudega, et moodustada spliksosoomid. Spliksosoomid reguleerivad alternatiivset splaissimist.
Selle taustaks on see, et eukarüootidel kodeerib enamik geene eraldi DNA-ahelates valku. See tuleneb sellest, et kogu geenist on kodeerivad bitid (eksonid) eraldatud mittekodeerivate bitidega (intronid). Protsess, mida nimetatakse alternatiivseks splaissinguks, võib toota geeniosadest palju võimalikke valke, sest valgud pannakse kokku erinevalt. Alternatiivse splaissingu käigus tekivad alternatiivsed messenger-RNAd ja need toodavad erinevaid valke. Spliksosoomid kontrollivad splaissingu üksikasju ning määravad, millised eksonid säilitatakse ja millised intronid eemaldatakse.
Koostis ja snRNP-tüübid
SnRNP-id koosnevad kahest peamisest komponendist: valkudest ja väikestest tuuma-RNA molekulidest (snRNA). Iga snRNP kandja RNA on tuntud kui snRNA ja selle pikkus on tavaliselt mõnekümne kuni mõnesaja nukleotiidini — sageli umbes 100–200, mõnikord umbes 150 nukleotiidi. SnRNA-d tunnevad ära intronite otstes ja hargnemiskohtades paiknevad signaalijärjestused ning juhivad täpset lõikamisprotsessi. SnRNA snurpides on sarnane ribosomaalse RNAga: see toimib nii ensüümina (katalüsaatorina) kui ka ehitab struktuuri, mis võimaldab splaissimisreaktsioonil toimuda.
Peamised snRNP-id, mis osalevad sagedamini esinevas ("major") splaissimises, on nimetatud U1, U2, U4, U5 ja U6. On olemas ka harvemini esinev ("minor") süsteem (U11, U12 jpt), mis eemaldab kindlat tüüpi introne.
Spliseerimise mehhanism lühidalt
Spliksosoom ei ole staatiline kompleks, vaid järjestikku kokku- ja lahtikokkupanekuline masin. Peamised sammud on lihtsustatult järgmised:
- Alguses tunnistab U1-snRNP 5' lõpu (5' splice site) ja mitmed valgud (nt U2AF) aitavad määrata 3' lõppu ja polü-püriimidiaansetti.
- U2-snRNP seondub oksaharjahargnemiskoha (branch point) ümbrusele, tõstes esile hargnemisadenosiini.
- Tri-snRNP (U4/U5/U6) liitub kompleksiga; hiljem toimuvad konformatsioonilised ümberpaiknemised, U1 ja U4 vabanevad ning U2 ja U6 panevad aluse katalüütilisele keskmele.
- Kõlab kaks järjestikust transesterifitseerimisreaktsiooni: intron lõigatakse välja ja eksonid liidetakse kokku, tulemuseks on valmis mRNA-eksonide järjestus.
SnRNP biogenees ja rakuasukoht
SnRNA-d sünteesitakse tuumas (suure osa snRNA-d transkribeerib RNA-polümeraasi II, kuid näiteks U6 transkribeerib sageli RNA-polümeraasi III). Pärast primaarset sünteesi ja töötlemist seonduvad snRNA-d Sm- või LSm-valgugruppidega, moodustades snRNP-de tuuma-välise esialgse kompleksi, mis seejärel siseneb tagasi tuuma. Tuumas toimub lõplik komekteerimine ja modifikatsioonid ning snRNP-id koonduvad sageli Cajal'i kehakestesse enne osalemist splaissimisprotsessis.
Kliiniline tähendus ja ajalooline kontekst
SnRNP-ide korrektne teke ja funktsioon on olulised rakkude normaalseks tööks. Näiteks mõjutab SMN-valgu kompleks snRNP-de monteerumist; selle defekt on seotud spinaalse lihasatroofiaga (SMA). Samuti tekivad autoantikehad mõne autoimmuunhaiguse, näiteks süsteemse erütematoosse luupuse (SLE) korral, mille puhul võivad patsiendid arendada antikehasid Sm-valkude vastu (anti‑Sm).
SnRNP-de rolli avastasid Michael Lerner ja Joan Steitz. Avastamisel mängisid rolli ka Thomas Cech ja Sidney Altman, kes said 1989. aastal Nobeli keemiapreemia oma sõltumatute avastuste eest, et RNA võib toimida katalüsaatorina raku arengus. Need leiud aitasid kinnitada, et splaissimismasin ei põhine ainult valkudel, vaid ka RNA-deterministlikul katalüüsil.
Kokkuvõttes on snRNP-id ja spliksosoomid üliolulised geneetilise informatsiooni töötlemisel: nad võimaldavad ühe geeni mitmekesist väljendust läbi alternatiivse splaissimise, juhivad täpset intronide eemaldamist ja tagavad transkripti nõuetekohase ettevalmistuse valgutõlke jaoks.
Küsimused ja vastused
K: Mis on snRNP?
A: SnRNP (või "snurp") on väike tuuma RNA molekul, mis liitub valkudega, et moodustada spliksosoomi.
K: Mida kujutab endast alternatiivne splaissimine?
V: Alternatiivne splaissing hõlmab geeniosade ümberpaigutamist, et toota samast geenist erinevaid valke. Selle protsessi käigus tekivad alternatiivsed sõnumitooja-RNAd, mis seejärel loovad erinevaid valke.
K: Kui pikk on tavaliselt snRNA komponent?
V: Snurp'i snRNA komponent on tavaliselt umbes 150 nukleotiidi pikkune.
K: Millist rolli mängivad snRNP-d raku arengus?
V: SnRNP-d toimivad nii ensüümina (katalüsaatorina) kui ka struktuuri ehitajana, mängides olulist rolli raku arengus.
K: Kes avastas snRNP-d?
V: Michael Lerner ja Joan Steitz avastasid snRNP-d esimesena, kuigi nende avastamisel mängisid rolli ka Thomas Cech ja Sidney Altman, kes said 1989. aastal Nobeli keemiapreemia oma sõltumatute avastuste eest, et RNA võib toimida katalüsaatorina raku arengus.
K: Mis on eksonid ja intronid?
V: Eksonid on geenides leiduvad kodeerivad osad, mis kodeerivad valke, samas kui intronid on mittekodeerivad osad, mis eraldavad eksonid geenides.
K: Kuidas kontrollivad spliksosoomid alternatiivset splaissimist?
V: Spliceosoomid kontrollivad alternatiivse splaissingu üksikasju, tuvastades intronite otstes ja hargnemiskohtades olevaid järjestusi, kasutades selleks spetsiifilisi väikeseid tuuma-RNAsid (snRNA).
Otsige