snRNP

snRNP （ 「スナープス」と発音）、または小型核リボ核酸タンパク質は、修飾されていないpre-mRNAおよび様々な他のタンパク質と結合してスプライソソームを形成するRNA-タンパク質複合体であり、 pre-mRNAのスプライシングが起こる大きなRNA-タンパク質分子複合体です。snRNPの作用は、 pre-mRNAからのイントロンの除去に不可欠であり、これはRNAの転写後修飾の重要な側面であり、真核細胞の核内でのみ起こります。さらに、U7 snRNPはヒストンpre-mRNAの3'ステムループの処理を担っているため、スプライシングには全く関与していません。[ 1 ]

snRNPの2つの必須構成要素は、タンパク質分子とRNAです。各snRNP粒子内に含まれるRNAは、低分子核RNA（snRNA）として知られ、通常約150ヌクレオチド長です。snRNPのsnRNA構成要素は、イントロンの5'末端、3'末端、および分岐部位にある重要なスプライシングシグナル配列を「認識」することで、個々のイントロンに特異性を付与します。snRNP中のsnRNAは、酵素的役割と構造的役割の両方を直接的に担うという点で、 リボソームRNAに類似しています。

SnRNPはマイケル・R・ラーナーとジョアン・A・スタイツによって発見されました。[ 2 ] [ 3 ]トーマス・R・チェックとシドニー・アルトマンもこの発見に貢献し、RNAが細胞発達の触媒として作用するという独立した発見により1989年のノーベル化学賞を受賞しました。

種類

少なくとも5種類のsnRNPがスプライソソームに結合し、スプライシングに関与します。これらはゲル電気泳動で可視化でき、それぞれU1、U2、U4、U5、U6として知られています。snRNA成分はそれぞれU1 snRNA、U2 snRNA、U4 snRNA、U5 snRNA、U6 snRNAとして知られています。[ 4 ]

1990年代半ば、後生動物にのみ見られるイントロンのスプライシングを助ける、5'スプライス部位と分岐部位が高度に保存されたsnRNPのバリアントクラスが存在することが発見されました。このsnRNPのバリアントクラスには、U11 snRNA、U12 snRNA、U4atac snRNA、U6atac snRNAが含まれます。これらはそれぞれ異なるものの、 U1、U2、U4、U6と同じ機能を果たします。[ 5 ]

さらに、U7 snRNPはU7小核RNAと関連タンパク質から構成され、ヒストンpre-mRNAの3'ステムループの処理に関与している。[ 1 ]

生合成

核内小分子リボ核タンパク質（snRNP）は、細胞核と細胞質の両方が関与する、厳密に組織化され制御されたプロセスで組み立てられます。[ 6 ]

核内でのRNAの合成と輸送

RNAポリメラーゼIIはU1、U2、U4、U5を転写し、より少量のU11、U12、U4atac（snRNA）はm7Gキャップを獲得し、これが核外輸送シグナルとして機能する。核外輸送はCRM1によって媒介される。

細胞質におけるSmタンパク質の合成と貯蔵

Smタンパク質は、他のタンパク質と同様に、SmメッセンジャーRNAを翻訳するリボソームによって細胞質内で合成されます。これらは、pIClnタンパク質と結合した3つの部分的に組み立てられたリング複合体の形で細胞質内に保存されます。これらは、SmD1、SmD2、SmF、SmE、SmGとpIClnからなる6S五量体複合体、SmB（おそらくSmD3とpIClnも含む）と20Sメチロソーム（SmD3、SmB、SmD1、pICln、およびアルギニンメチルトランスフェラーゼ5（PRMT5）タンパク質からなる大規模複合体）から構成されます。SmD3、SmB、およびSmD1は、メチロソーム内で翻訳後修飾を受けます。 [ 7 ] これら3つのSmタンパク質は、 SmD1、SmD3、およびSmBのC末端にアルギニン-グリシンモチーフの繰り返し構造を有し、アルギニン側鎖は対称的なジメチルアルギニン残基に修飾されている。3つの前駆体複合体すべてに存在するが、成熟したsnRNPには存在しないpIClnは、 Smタンパク質の未熟な組み立てを防ぐ 特殊なシャペロンとして機能していると示唆されている。

SMN複合体におけるコアsnRNPの組み立て

snRNA （U1、U2、U4、U5と、それほど多くないU11、U12、U4atac）は、SMN （運動ニューロン生存タンパク質）（SMN1遺伝子によってコードされている）およびGem関連タンパク質：GEMIN2、GEMIN3、GEMIN4、GEMIN5 、GEMIN6 、GEMIN7、GEMIN8）とすぐに相互作用して、SMN複合体を形成する。[ 8 ] [ 9 ]ここでsnRNAはSmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG五量体に結合し、続いてSmD3-SmB二量体が追加されて、 snRNAの いわゆるSm部位の周りにSmリングが完成する。このSm部位は、これらのsnRNAにおいて保存されたヌクレオチド配列であり、典型的にはAUUUUGUGG（A、U、Gはそれぞれヌクレオシドのアデノシン、ウリジン、グアノシンを表す）である。snRNAの周囲にSmリングが組み立てられた後、5'末端のヌクレオシド（既に7-メチルグアノシンキャップに修飾されている）は2,2,7-トリメチルグアノシンに高メチル化され、snRNAのもう一方の末端（3'末端）はトリミングされる。この修飾と​​完全なSmリングの存在は、スナーポートリン1タンパク質によって認識される。

核内でのsnRNPの最終組み立て

完成したコアsnRNP-スヌルポートン1複合体は、タンパク質インポーチンβを介して核内に輸送される。核内では、コアsnRNPはカハール小体に出現し、そこでsnRNPの最終的な組み立てが行われる。これは、特定のsnRNP（U1、U2、U4、U5）に特異的な追加タンパク質およびその他の修飾から構成される。U6 snRNPの生合成は核内で起こるが、大量の遊離U6は細胞質に存在する。LSmリングが最初に組み立てられ、その後U6 snRNAと会合すると考えられる。

snRNPの分解

snRNPは非常に長寿命ですが、最終的には分解され、分解されると考えられています。分解プロセスについてはほとんど分かっていません

組み立ての欠陥

snRNP生合成における運動ニューロン（SMN）タンパク質の生存機能の欠陥は、SMNをコードするSMN1遺伝子の遺伝子欠陥によって引き起こされ、遺伝性疾患である脊髄性筋萎縮症で観察される運動ニューロン病理の原因となる可能性があります。[ 10 ]

構造、機能、組織

クライオ電子顕微鏡法とそれに続く単粒子解析により、ヒトおよび酵母の snRNP の構造がいくつか決定された。 [ 11 ]最近、ヒト U1 snRNP のコア構造がX 線結晶構造 解析によって決定され(3CW1、3PGW)、続いて U4 コア snRNP の構造 (2Y9A) が決定され、原子間の接触、特に Sm タンパク質の Sm サイトへの結合モードに関する最初の知見が得られた。U6 UsnRNA の構造は、特定のタンパク質 Prp24 (4N0T) との複合体として解明され、また、特殊な Lsm2-8 タンパク質リングに結合したその 3'-ヌクレオチドの構造(4M7A) も解明された。それぞれの構造のPDBコードは括弧内に示されている。[ 12 ] [ 13 ] 単粒子電子顕微鏡解析によって決定された構造は、ヒトU1 snRNP、[ 14 ]ヒトU11/U12 di-snRNP、[ 15 ] ヒトU5 snRNP、U4/U6 di-snRNP、U4/U6∙U5 tri-snRNPである。[ 16 ] snRNPとスプライソソームの構造と機能の決定に向けたさらなる進歩が続いている。[ 17 ]

抗snRNP抗体

体内のsnRNPに対して自己抗体が産生されることがあります。最も顕著なのは、全身性エリテマトーデス（SLE） において特にSmタンパク質型のsnRNPを標的とした抗Sm抗体です

参考文献

  1. ^ a b Schümperli, D.; RS Pillai (2004-10-01). 「U7 snRNPの特殊なSmコア構造：小さな核内リボ核タンパク質の広範な意義」 ( PDF) . Cellular and Molecular Life Sciences . 61 ( 19– 20 ) : 2560– 2570. doi : 10.1007/ s00018-004-4190-0 . ISSN  1420-682X . PMC  11924553. PMID  15526162. S2CID  5780814
  2. ^ Lerner MR, Steitz JA (1979年11月). 「全身性エリテマトーデス患者は、タンパク質と複合体を形成した低分子核RNAに対する抗体を産生する」 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 76 ( 11 ): 5495–9 . Bibcode : 1979PNAS...76.5495R . doi : 10.1073/pnas.76.11.5495 . PMC 411675. PMID 316537 .  
  3. ^ Lerner MR, Boyle JA, Mount SM, Wolin SL, Steitz JA (1980年1月). 「snRNPはスプライシングに関与しているか？」Nature . 283 (5743): 220–4 . Bibcode : 1980Natur.283..220L . doi : 10.1038/283220a0 . PMID 7350545 . S2CID 4266714 .  
  4. ^ Weaver, Robert F. (2005).分子生物学, p.432-448. McGraw-Hill, New York, NY. ISBN 0-07-284611-9。
  5. ^ Montzka KA, Steitz JA (1988). 「追加の低存在量ヒト小核リボ核タンパク質：U11、U12など」 Proc Natl Acad Sci USA . 85 (23): 8885–8889 . Bibcode : 1988PNAS...85.8885M . doi : 10.1073 /pnas.85.23.8885 . PMC 282611. PMID 2973606  
  6. ^ Kiss T (2004年12月). 「核内小分子RNPの生合成」. J. Cell Sci . 117 (Pt 25): 5949–51 . doi : 10.1242/jcs.01487 . PMID 15564372. S2CID 10316639 .  
  7. ^ Meister G, Eggert C, Bühler D, Brahms H, Kambach C, Fischer U (2001年12月). 「PRMT5と推定U snRNPアセンブリ因子pIClnを含む複合体によるSmタンパク質のメチル化」. Curr. Biol . 11 (24): 1990–4 . Bibcode : 2001CBio...11.1990M . doi : 10.1016/S0960-9822(01)00592-9 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0012-F501-7 . PMID 11747828. S2CID 14742376 .  
  8. ^ Paushkin S, Gubitz AK, Massenet S, Dreyfuss G (2002年6月). 「SMN複合体、リボ核タンパク質のアセンブリソーム」. Curr. Opin. Cell Biol . 14 (3): 305–12 . doi : 10.1016/S0955-0674(02)00332-0 . PMID 12067652 . {{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  9. ^ Yong J, Wan L, Dreyfuss G (2004年5月). 「なぜ細胞はRNA-タンパク質複合体の組み立て装置を必要とするのか？」Trends Cell Biol . 14 (5): 226–32 . doi : 10.1016/j.tcb.2004.03.010 . PMID 15130578 . 
  10. ^ Coady, Tristan H.; Lorson, Christian L. (2011). 「脊髄性筋萎縮症におけるSMNとsnRNP生合成」. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA . 2 (4): 546– 564. doi : 10.1002/wrna.76 . PMID 21957043. S2CID 19534375 .  
  11. ^ Stark, Holger; Reinhard Lührmann (2006). 「スプライソソーム成分のクライオ電子顕微鏡法」. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 35 (1): 435– 457. doi : 10.1146/annurev.biophys.35.040405.101953 . PMID 16689644 . 
  12. ^ Pomeranz Krummel, Daniel A.; Chris Oubridge; Adelaine KW Leung; Jade Li; Kiyoshi Nagai (2009-03-26). 「ヒトスプライセオソームU1 snRNPの5.5Å分解能における結晶構造」 . Nature . 458 (7237): 475– 480. doi : 10.1038/nature07851 . ISSN 0028-0836 . PMC 2673513. PMID 19325628 .   
  13. ^ Weber, Gert; Simon Trowitzsch; Berthold Kastner; Reinhard Luhrmann; Markus C Wahl (2010-12-15). 「ヒトU1 snRNPの結晶構造におけるSmコアの機能的構成」 . EMBO J. 29 ( 24): 4172– 4184. doi : 10.1038/emboj.2010.295 . ISSN 0261-4189 . PMC 3018796. PMID 21113136 .   
  14. ^ Stark, Holger; Prakash Dube; Reinhard Luhrmann; Berthold Kastner (2001-01-25). 「スプライセオソームU1小核リボ核タンパク質粒子におけるRNAとタンパク質の配置」. Nature . 409 (6819): 539– 542. Bibcode : 2001Natur.409..539S . doi : 10.1038/35054102 . ISSN 0028-0836 . PMID 11206553. S2CID 4421636 .   
  15. ^ Golas, Monika M.; Bjoern Sander; Cindy L. Will; Reinhard Lührmann; Holger Stark (2005-03-18). 「電子クライオ顕微鏡法による、スプライスソームU11/U12 di-snRNPへの組み込みに伴う複合体SF3bの主要な構造変化」. Molecular Cell . 17 (6): 869– 883. doi : 10.1016/j.molcel.2005.02.016 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93F4-1 . ISSN 1097-2765 . PMID 15780942 .  
  16. ^ Sander, Bjoern; Monika M. Golas; Evgeny M. Makarov; Hero Brahms; Berthold Kastner; Reinhard Lührmann; Holger Stark (2006-10-20). 「電子クライオ顕微鏡法によるU4/U6.U5 Tri-snRNP内のコアスプライセオソーム構成要素U5 snRNAループIとU4/U6 Di-snRNPの組織化」. Molecular Cell . 24 (2): 267– 278. doi : 10.1016/j.molcel.2006.08.021 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93DC-C . ISSN 1097-2765 . PMID 17052460 .  
  17. ^ Will, Cindy L .; Reinhard Lührmann (2011-07-01). 「スプライセオソームの構造と機能」 . Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 3 (7) a003707. doi : 10.1101/cshperspect.a003707 . PMC 3119917. PMID 21441581 .  
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SnRNP&oldid=1328404073」より取得