Википедия

Комплекс сращивания экзонов

(перенаправлено с «Комплекс соединения экзонов»)
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 февраля 2020 года; проверки требует 1 правка.

Ко́мплекс сра́щивания экзо́нов[1] (англ. Exon junction complex, EJC) — белковый комплекс, формирующийся на пре-мРНК в месте соединения двух экзонов, которые оказались соединёнными друг с другом в ходе сплайсинга. EJC оказывает значительное влияние на контроль качества трансляцию и локализацию сплайсированной мРНК[2]. Считается, что комплекс соединения экзонов обеспечивает позиционно-специфичную память о произошедшем акте сплайсинга. EJC состоит из стабильного гетеротетрамерного кора, который служит платформой для связывания других факторов, вовлечённых в посттранскрипционную регуляцию мРНК[2]. Кор EJC содержит эукариотический фактор инициации трансляции eIF4A-III[англ.] (РНК-хеликаза, содержащая мотив DEAD-бокс[англ.]), связывающийся с аналогом АТФ, а также дополнительные белки Magoh[англ.] и Y14[англ.][3]. Кроме того, EJC взаимодействует со многими другими белками, например, SR-белками[англ.][4]. Предполагается, что эти взаимодействия играют важную роль в компактизации мРНК[4].

Структура кора комплекса соединения экзонов, связанного с РНК. Разрешение 2,3 ангстрема

Состав

править

В состав EJC входит несколько ключевых белков: RNPS1[англ.], Y14, SRm160[англ.], Aly/REF[англ.], Magoh и другие[5][6][7]. RNPS1 может функционировать как коактиватор сплайсинга, а также вместе с Y14 принимает участие в нонсенс-опосредованном распаде (NMD)[8][9]. Предполагается, что SRm160 ускоряет процессинг 3'-конца мРНК[10][11]. Magoh, вероятно, облегчает транспорт мРНК в цитоплазму, а Aly участвует с процессе ядерного экспорта мРНК[12][13][14]. Aly привлекается в комплекс EJC белком UAP56[англ.][15], который функционирует как фактор сплайсинга, необходимый для сборки сплайсосомы[16]. Белок DEK также входит в состав EJC, однако он принимает участие и во многих других процессах: от сплайсинга до регуляции транскрипции и структуры хроматина[17][18][19].

Структура

править

Кор комплекса EJC собирается вокруг фактора трансляции eIF4AIII. В связанном с мРНК виде он существует в двух конформациях: открытой и закрытой. В закрытом состоянии два домена этого белка образуют два сайта связывания: для мРНК и для 5'-аденилил-β-имидодифосфата (ADPNP)[20]. В открытой конформации два домена повернуты на 160° относительно своего положения в закрытой конформации. Белки Magoh и Y14 связываются друг с другом, образуя гетеродимер, расположенный на полюсе EJC, обращённом к 5'-концу мРНК[21][22][23]. Magoh связывается с eIF4AIII при помощи аминокислотных остатков, формирующих две С-концевые α-спирали, а также один конец большого β-листа[20]. Консервативные остатки в линкере, соединяющем два домена eIF4AIII, формируют соляные мостики[англ.] или водородные связи с остатками в Magoh[20]. Y14 и eIF4AIII связаны посредством единственной связи — соляного мостика между остатками Arg108 Y14 и Asp401 eIF4AIII[20]. Если в этих остатках происходит мутация, то Magoh-Y14 не может связываться с eIF4AIII[24].

Функционирование

править
Основная статья: Нонсенс-опосредованный распад
 
Принципиальная схема нонсенс-опосредованного распада

В ходе сплайсинга в клетках эукариот EJC связывается с мРНК примерно на 20—24 нуклеотида выше соединения экзонов[25][26]. Связывание EJC с мРНК не зависит от нуклеотидной последовательности последней[7]. EJC остаётся связанным с мРНК при её экспорте из ядра в цитоплазму. Чтобы мРНК могла пройти через ядерную пору, с ней должны связаться два димера: NXF1[англ.]/TAP и NXT1[англ.]/p15[англ.][27]. NXF1/TAP является ключевым рецептором экспорта мРНК в цитоплазму, поскольку он взаимодействует со связанными с РНК адаптерными белками и с компонентами ядерного порового комплекса[28].

Ключевая роль EJC — участие в контроле качества мРНК, а именно в процессе нонсенс-опосредованного распада (NMD), приводящего к разрушению мРНК, содержащих преждевременные стоп-кодоны. При трансляции нормальной мРНК рибосома связывается с транскриптом и начинает синтезировать цепочку аминокислот. Когда она доходит до комплекса соединения экзонов, она вытесняет его и продолжает трансляцию до достижения стоп-кодона. Если же мРНК содержит преждевременный стоп-кодон, расположенный по ходу рибосомы до EJC, EJC останется связанным с транскриптом и запустит его разрушение[29].

EJC задействованы в NMD и другим образом: они привлекают к транскрипту факторы контроля качества UPF1[англ.], UPF2[англ.] и UPF3[англ.][30]. Эти белки играют ключевую роль в NMD. Белки Magoh, Y14 и eIF4AIII, входящие в состав EJC, обеспечивают связывание комплекса с UPF3. UPF3 выступает в роли «мостика» между белками UPF2 и UPF1, обеспечивая формирование тримера[31]. В этом тримере UPF2 и UPF3 действуют кооперативно, стимулируя АТФазную и РНК-хеликазную активность UPF1. Кор EJC прочно связывает комплекс UPF с мРНК и принимает участие в регуляции активности белка UPF1. Рибосомы, остановившиеся на преждевременном стоп-кодоне, привлекают UPF1 через взаимодействие с факторами терминации трансляции eRF1[англ.] и eRF3[англ.]. Вместе с белком SMG1[англ.] eRF1, eRF3 и UPF1 формируют комплекс, известный как SURF. Он формирует «мостик» между рибосомой и нижележащим EJC, связанным с белками UPF2 и UPF3. Это взаимодействие запускает фосфорилирование UPF1 белком SMG1, которое приводит к диссоциации eRF1 и eRF3. Оставшийся комплекс белков EJC, UPF3, UPF2, фосфорилированного UPF1 и SMG1 запускает разрушение мРНК[31].

Примечания

править
  1. ↑ Кребс Дж., Голдштейн Э., Килпатрик С. Гены по Льюину. — М.: Лаборатория знаний, 2017. — С. 616. — 919 с. — ISBN 978-5-906828-24-8.
  2. ↑ 1 2 Nott A., Moore M. J. The ever-increasing complexities of the exon junction complex. (англ.) // Current Opinion In Cell Biology. — 2004. — June (vol. 16, no. 3). — P. 279—284. — doi:10.1016/j.ceb.2004.03.012. — PMID 15145352. [исправить]
  3. ↑ Ballut L., Marchadier B., Baguet A., Tomasetto C., Séraphin B., Le Hir H. The exon junction core complex is locked onto RNA by inhibition of eIF4AIII ATPase activity. (англ.) // Nature Structural & Molecular Biology. — 2005. — October (vol. 12, no. 10). — P. 861—869. — doi:10.1038/nsmb990. — PMID 16170325. [исправить]
  4. ↑ 1 2 Singh G., Kucukural A., Cenik C., Leszyk J. D., Shaffer S. A., Weng Z., Moore M. J. The cellular EJC interactome reveals higher-order mRNP structure and an EJC-SR protein nexus. (англ.) // Cell. — 2012. — 9 November (vol. 151, no. 4). — P. 750—764. — doi:10.1016/j.cell.2012.10.007. — PMID 23084401. [исправить]
  5. ↑ Kataoka Naoyuki, Yong Jeongsik, Kim V.Narry, Velazquez Francisco, Perkinson Robert A., Wang Fan, Dreyfuss Gideon. Pre-mRNA Splicing Imprints mRNA in the Nucleus with a Novel RNA-Binding Protein that Persists in the Cytoplasm (англ.) // Molecular Cell. — 2000. — September (vol. 6, no. 3). — P. 673—682. — ISSN 1097-2765. — doi:10.1016/s1097-2765(00)00065-4. [исправить]
  6. ↑ Le Hir H., Gatfield D., Izaurralde E., Moore M. J. The exon-exon junction complex provides a binding platform for factors involved in mRNA export and nonsense-mediated mRNA decay. (англ.) // The EMBO Journal. — 2001. — 3 September (vol. 20, no. 17). — P. 4987—4997. — doi:10.1093/emboj/20.17.4987. — PMID 11532962. [исправить]
  7. ↑ 1 2 Le Hir H., Izaurralde E., Maquat L. E., Moore M. J. The spliceosome deposits multiple proteins 20-24 nucleotides upstream of mRNA exon-exon junctions. (англ.) // The EMBO Journal. — 2000. — 15 December (vol. 19, no. 24). — P. 6860—6869. — doi:10.1093/emboj/19.24.6860. — PMID 11118221. [исправить]
  8. ↑ Lykke-Andersen J. Communication of the Position of Exon-Exon Junctions to the mRNA Surveillance Machinery by the Protein RNPS1 (англ.) // Science. — 2001. — 7 September (vol. 293, no. 5536). — P. 1836—1839. — ISSN 0036-8075. — doi:10.1126/science.1062786. [исправить]
  9. ↑ Lejeune F. The exon junction complex is detected on CBP80-bound but not eIF4E-bound mRNA in mammalian cells: dynamics of mRNP remodeling (англ.) // The EMBO Journal. — 2002. — 1 July (vol. 21, no. 13). — P. 3536—3545. — ISSN 1460-2075. — doi:10.1093/emboj/cdf345. [исправить]
  10. ↑ Mayeda A. Purification and characterization of human RNPS1: a general activator of pre-mRNA splicing (англ.) // The EMBO Journal. — 1999. — 16 August (vol. 18, no. 16). — P. 4560—4570. — ISSN 1460-2075. — doi:10.1093/emboj/18.16.4560. [исправить]
  11. ↑ McCracken S., Lambermon M., Blencowe B. J. SRm160 Splicing Coactivator Promotes Transcript 3'-End Cleavage (англ.) // Molecular and Cellular Biology. — 2002. — 1 January (vol. 22, no. 1). — P. 148—160. — ISSN 0270-7306. — doi:10.1128/mcb.22.1.148-160.2002. [исправить]
  12. ↑ Hir Hervé Le, Gatfield David, Braun Isabelle C, Forler Daniel, Izaurralde Elisa. The protein Mago provides a link between splicing and mRNA localization (англ.) // EMBO reports. — 2001. — December (vol. 2, no. 12). — P. 1119—1124. — ISSN 1469-221X. — doi:10.1093/embo-reports/kve245. [исправить]
  13. ↑ Zhou Zhaolan, Luo Ming-juan, Straesser Katja, Katahira Jun, Hurt Ed, Reed Robin. [1] (англ.) // Nature. — 2000. — 21 September (vol. 407, no. 6802). — P. 401—405. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/35030160. [исправить]
  14. ↑ Rodrigues J. P., Rode M., Gatfield D., Blencowe B. J., Carmo-Fonseca M., Izaurralde E. REF proteins mediate the export of spliced and unspliced mRNAs from the nucleus (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2001. — 30 January (vol. 98, no. 3). — P. 1030—1035. — ISSN 0027-8424. — doi:10.1073/pnas.98.3.1030. [исправить]
  15. ↑ Cullen B. R. Nuclear RNA export (англ.) // Journal of Cell Science. — 2003. — 15 February (vol. 116, no. 4). — P. 587—597. — ISSN 0021-9533. — doi:10.1242/jcs.00268. [исправить]
  16. ↑ Gatfield David, Izaurralde Elisa. REF1/Aly and the additional exon junction complex proteins are dispensable for nuclear mRNA export (англ.) // The Journal of Cell Biology. — 2002. — 18 November (vol. 159, no. 4). — P. 579—588. — ISSN 0021-9525. — doi:10.1083/jcb.200207128. [исправить]
  17. ↑ Alexiadis V., Waldmann T., Andersen J., Mann M., Knippers R., Gruss C. The protein encoded by the proto-oncogene DEK changes the topology of chromatin and reduces the efficiency of DNA replication in a chromatin-specific manner. (англ.) // Genes & Development. — 2000. — 1 June (vol. 14, no. 11). — P. 1308—1312. — PMID 10837023. [исправить]
  18. ↑ McGarvey Tim, Rosonina Emanuel, McCracken Susan, Li Qiyu, Arnaout Ramy, Mientjes Edwin, Nickerson Jeffrey A., Awrey Don, Greenblatt Jack, Grosveld Gerard, Blencowe Benjamin J. The Acute Myeloid Leukemia-Associated Protein, Dek, Forms a Splicing-Dependent Interaction with Exon-Product Complexes (англ.) // The Journal of Cell Biology. — 2000. — 24 July (vol. 150, no. 2). — P. 309—320. — ISSN 0021-9525. — doi:10.1083/jcb.150.2.309. [исправить]
  19. ↑ Faulkner Neil E., Hilfinger John M., Markovitz David M. Protein Phosphatase 2A Activates the HIV-2 Promoter through Enhancer Elements That Include the pets Site (англ.) // Journal of Biological Chemistry. — 2001. — 24 April (vol. 276, no. 28). — P. 25804—25812. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.m006454200. [исправить]
  20. ↑ 1 2 3 4 Andersen C. B., Ballut L., Johansen J. S., Chamieh H., Nielsen K. H., Oliveira C. L., Pedersen J. S., Séraphin B., Le Hir H., Andersen G. R. Structure of the exon junction core complex with a trapped DEAD-box ATPase bound to RNA. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2006. — 29 September (vol. 313, no. 5795). — P. 1968—1972. — doi:10.1126/science.1131981. — PMID 16931718. [исправить]
  21. ↑ Lau Chi-Kong, Diem Michael D, Dreyfuss Gideon, Van Duyne Gregory D. Structure of the Y14-Magoh Core of the Exon Junction Complex (англ.) // Current Biology. — 2003. — May (vol. 13, no. 11). — P. 933—941. — ISSN 0960-9822. — doi:10.1016/s0960-9822(03)00328-2. [исправить]
  22. ↑ Fribourg Sébastien, Gatfield David, Izaurralde Elisa, Conti Elena. A novel mode of RBD-protein recognition in the Y14–Mago complex (англ.) // Nature Structural & Molecular Biology. — 2003. — 5 May (vol. 10, no. 6). — P. 433—439. — ISSN 1545-9993. — doi:10.1038/nsb926. [исправить]
  23. ↑ Shi H., Xu R. M. Crystal structure of the Drosophila Mago nashi-Y14 complex. (англ.) // Genes & Development. — 2003. — 15 April (vol. 17, no. 8). — P. 971—976. — doi:10.1101/gad.260403. — PMID 12704080. [исправить]
  24. ↑ Gehring Niels H., Kunz Joachim B., Neu-Yilik Gabriele, Breit Stephen, Viegas Marcelo H., Hentze Matthias W., Kulozik Andreas E. Exon-Junction Complex Components Specify Distinct Routes of Nonsense-Mediated mRNA Decay with Differential Cofactor Requirements (англ.) // Molecular Cell. — 2005. — October (vol. 20, no. 1). — P. 65—75. — ISSN 1097-2765. — doi:10.1016/j.molcel.2005.08.012. [исправить]
  25. ↑ Reichert V. L. 5' exon interactions within the human spliceosome establish a framework for exon junction complex structure and assembly (англ.) // Genes & Development. — 2002. — 1 November (vol. 16, no. 21). — P. 2778—2791. — ISSN 0890-9369. — doi:10.1101/gad.1030602. [исправить]
  26. ↑ Shibuya T., Sonenberg N., Moore M. J. eIF4AIII binds spliced mRNA in the exon junction complex and is essential for nonsense-mediated decay. (англ.) // Nature Structural & Molecular Biology. — 2004. — April (vol. 11, no. 4). — P. 346—351. — doi:10.1038/nsmb750. — PMID 15034551. [исправить]
  27. ↑ Reed R., Hurt E. A conserved mRNA export machinery coupled to pre-mRNA splicing. (англ.) // Cell. — 2002. — 22 February (vol. 108, no. 4). — P. 523—531. — PMID 11909523. [исправить]
  28. ↑ IZAURRALDE E. A novel family of nuclear transport receptors mediates the export of messenger RNA to the cytoplasm (англ.) // European Journal of Cell Biology. — 2002. — November (vol. 81, no. 11). — P. 577—584. — ISSN 0171-9335. — doi:10.1078/0171-9335-00273. [исправить]
  29. ↑ Chang Y. F., Imam J. S., Wilkinson M. F. The nonsense-mediated decay RNA surveillance pathway. (англ.) // Annual Review Of Biochemistry. — 2007. — Vol. 76. — P. 51—74. — doi:10.1146/annurev.biochem.76.050106.093909. — PMID 17352659. [исправить]
  30. ↑ Conti Elena, Izaurralde Elisa. Nonsense-mediated mRNA decay: molecular insights and mechanistic variations across species (англ.) // Current Opinion in Cell Biology. — 2005. — June (vol. 17, no. 3). — P. 316—325. — ISSN 0955-0674. — doi:10.1016/j.ceb.2005.04.005. [исправить]
  31. ↑ 1 2 Chamieh Hala, Ballut Lionel, Bonneau Fabien, Le Hir Hervé. NMD factors UPF2 and UPF3 bridge UPF1 to the exon junction complex and stimulate its RNA helicase activity (англ.) // Nature Structural & Molecular Biology. — 2007. — 9 December (vol. 15, no. 1). — P. 85—93. — ISSN 1545-9993. — doi:10.1038/nsmb1330. [исправить]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Комплекс_сращивания_экзонов&oldid=140855519