Самосплайсинг
Cтраница 1
Самосплайсинг происходит у пре-р РНК простейших ( напр. РНК митохондрий низших грибов и нек-рых др. пре - РНК, у к-рых интроны содержат консервативные последовательности, что обусловливает образование определенных вторичной и третичной структур. [2]
Нельзя не упомянуть, что транскрипты некоторых фаговых генов ( например, тимидилат-синтазы) подвергаются самосплайсингу ( см. гл. [3]
Сходную структуру имеет интрон предшественника рРНК митохондрий. Замены отдельных нуклеотидов в составе интрона обнаруживают необходимость отдельных элементов его структуры для самосплайсинга. Например, нарушение комплементарности в районе А препятствует сплайсингу. Оказывается, что для правильного сплайсинга необходимы также комплементарные взаимодействия нуклеотидов ( вне плоскости рисунка) в элементах Б и В. Замена нуклеотида в районе Б, нарушившая комплементарность и сплайсинг, может быть компенсирована другой нуклеотидной заменой в районе В, если она восстановит комплементарные взаимодействия. Каталитические свойства определяются особой структурой РНК, создаваемой в результате комплементарных взаимодействий. [4]
Вырезание интрона происходит очень точно; это обеспечивается наличием сложной вторичной и третичной структуры РНК. Сходную структуру имеет интрон предшественника рРНК митохондрий. Замены отдельных нуклеотидов в составе интрона обнаруживают необходимость отдельных элементов его структуры для самосплайсинга. Например, нарушение комплементарности в районе А препятствует сплайсингу. Оказывается, что для правильного сплайсинга необходимы также комплементарные взаимодействия нуклеотидов ( вне плоскости рисунка) в элементах Б и В. Замена нуклеотида в районе Б, нарушившая комплементарность и сплайсинг, может быть компенсирована другой нуклеотидной заменой в районе В, если она восстановит комплементарные взаимодействия. Каталитические свойства определяются особой структурой РНК, создаваемой в результате комплементарных взаимодействий. [5]
Пожалуй, это единственные из известных макромолекул, которые наделены как информационной, так и каталитической функцией. Оказалось, что некоторые РНК осуществляют посттранскрипционный процессинг, катализируя самосплайсинг, т.е. участвуют в разрезании и удалении интронов. Наделенные рядом свойств истинных и эффективных катализаторов рибозимы участвуют в двух типах реакций: в гидролизе ( разрыве) фосфодиэфирной связи и в реакциях трансэтерификации. В качестве субстрата могут служить, помимо собственного, предшественник ( про - РНК) и другие молекулы РНК. Сейчас интенсивно изучается третичная структура рибозимов, а первичная и вторичная структуры ряда из них уже расшифрованы. Эти исследования, несомненно, интересные сами по себе, могут пролить свет и на пути развития биологической эволюции. [6]
 |
Процессинг рнбосомальных рРНК у эукариот ( а схема реакций при сплайсинге рРНК ( б. [7] |
В результате процессинга, в ходе которого метилируется ряд рибозных остатков, из молекулы предшественника вьицепляются три типа рРНК: 18S, входящая в состав малой субъединицы рибосом, а также 28S и 5 85, локализующиеся в большой субъединице. У некоторых организмов в составе предшественника 28S РНК находится вставка - интрон, который удаляется при процессинге. Сплайсинг фрагментов РНК большой рибосомальной субъединицы обнаружен и изучен у ресничной инфузории Tetrahymena при функционировании генов вегетативного ядра - макронуклеуса, а также при процессинге митохонд-риальной рибосомальной РНК у дрожжей. Таким образом, наблюдается аутокаталитический процесс самосплайсинга ( англ, self splicing), в результате которого в молекуле РНК разрываются одни межнуклеотидные ковалентные связи и устанавливаются новые. [8]
 |
Процессинг рибосомальных рРНК у эукариот ( а и схема реакции при сплайсинге рРНК ( б. [9] |
В результате процессинга, в ходе которого метилируется ряд рибозных остатков, из молекулы предшественника выщепляются три типа рРНК: 18S, входящая в состав малой субъединицы рибосом, а также 28S и 5 85, локализующиеся в большой субъединице. У некоторых организмов в составе предшественника 28S РНК находится вставка - интрон, который удаляется при процессинге. Сплайсинг фрагментов РНК большой рибосомальной субъединицы обнаружен и изучен у ресничной инфузории Tetrahymena при функционировании генов вегетативного ядра - макронуклеуса, а также при процессинге митохонд-риальной рибосомальной РНК у дрожжей. Таким образом, наблюдается аутокаталитический процесс самосплайсинга ( англ, selfsplicing), в результате которого в молекуле РНК разрываются одни межнуклеотидные ковалентные связи и устанавливаются новые. [10]
В последние годы интенсивно исследуются структура и назначение нетранслируемых участков генов - интронов. Они различаются по числу, размерам и топографии. Показано, например, что ген сывороточного альбумина хотя и содержит всего 6 интронов, но на их долю приходится до 80 % этого гена; интроны имеют размеры от 90 до 20000 нуклеотидных пар. Ген коллагена содержит более 50 интронов. Исключение составляют лишь гены, кодирующие гистоны, не содержащие интронных структур. Оказалось, что оба эти класса интронов не нуждаются ни в источнике энергии, ни в участии ферментов, но наделены способностью самосплайсинга. Третий - самый большой класс интронов обнаружен в первичных транскриптах ядерных мРНК, подвергающихся созреванию. Выделено и охарактеризовано 5 групп богатых уридином мяРНК, соответственно обозначаемых Ul, U2, U4, U5 и U6, размерами от 100 до 200 нуклеотидов. Комплексы мяРНК и белков, названные малыми ядерными нуклеопро-теинами, объединяются в единую систему - сплайсосому, координирующую весь процесс сплайсинга. Предполагают, что мяРНК соединяются с обеими концами интрона, способствуя формированию специфической конформации, необходимой для узнавания ее участвующими в процессе ферментами, сближению двух экзонов, удалению интронов и воссоединению кодирующих экзонов. Сплайсинг этой группы интронов требует доставки энергии и присутствия эндонуклеаз и лигаз, катализирующих соответственно разрыв фосфодиэфирных связей с 5 - и З - концов интрона и соединяющих два экзона. [11]
В начале 80 - х годов произошло одно из наиболее неожиданных событий в развитии биохимии - было найдено, что в природе существуют катализаторы, лишенные белка и состоящие только из РНК. Это открытие первоначально было связано с изучением сплайсинга эукариотнческих РН. Многие гены эукариот имеют мозаичную структуру ( см. § 5.5) с чередующимися последовательностями экзонов, которые должны войти в конечную структуру программируемой РНК, и интронов, которые должны быть удалены в процессе созревания РНК. По аналогии с другими видами процессинга РНК первоначально считалось, что существуют специальные ферменты, катализирующие сплайсинг. Оказалось, что в этих случаях способность вырезать интропы и соединять после этого концы двух соседних экзонов присуща самой РНК. Впервые этот процесс был изучен на примере предшественника рРНК малой рнбосомной субъеднницы у одноклеточного эукариота Tetrahymena thermophila. Предшественник состоит из 6400 нук-леотидов, из которых 414 представляют собой нитрон. Исследования показали, что вырезание интрона происходит без участия какого-либо катализатора, т.е. представляет собой самосплайсинг. Формально этот процесс не является каталитическим, поскольку происходит в каждом предшественнике всего один раз. По происходит он с достаточно большой скоростью и очень селективно, строго по определенным точкам, разделяющим интрон от двух смысловых участков предшественника. [12]
Страницы: 1