Посланник РНП

Информационная РНК, связанная с рибонуклеопротеинами

Мессенджер РНП ( мессенджер рибонуклеопротеинов ) представляет собой мРНК со связанными белками . мРНК не существует «голой» in vivo, а всегда связана различными белками во время синтеза, сплайсинга, экспорта и трансляции в цитоплазме. ^[1]^[2]

Информационные РНП были впервые обнаружены в лаборатории Александра С. Спирина в Москве, Россия, в 1964 году. Открытие было основано на их исследовании экстрактов цитоплазмы эмбрионов рыб, где они обнаружили эти мРНП. Это открытие было сделано после того, как мРНК эмбриона рыбы была центрифугирована . Жидкость мРНК разделилась на две части, заставив ученых задаться вопросом, что является отдельным от мРНК и рибосом. Спирин и его коллеги проанализировали мРНК против градиентов плотности CsCl и обнаружили, что части мРНК были покрыты белками. Было обнаружено, что весовое соотношение мРНП составляет 1:3, мРНК к белку. Таким образом, лаборатория обозначила мРНП как информосомы . ^[3]

В клетках млекопитающих обнаружено три основных информосомы: ядерные рибонуклеопротеины, цитоплазматические информосомы и полирибосомальные мессенджеры рибонуклеопротеинов. Исследователи выдвинули гипотезу, что основные роли информосом заключаются в содействии транслокации мРНК из ядра в цитоплазму, защите мРНК от деградации и регулировании образования белков. ^[4]

Когда мРНК синтезируется РНК-полимеразой , эта зарождающаяся мРНК уже связана ферментами, кэпирующими 5'-конец РНК 7-метилгуанозином. Позже пре-мРНК связывается сплайсосомой, содержащей комплексы определения экзонов и интронов, а также белки и РНК, которые катализируют химические реакции сплайсинга. Джоан Стейтц и Майкл Лернер с соавторами показали, что малые ядерные РНК (мяРНК) объединяются в малые ядерные рибонуклеарные белки (мяРНП). ^[5] Кристин Гатри с соавторами показали, что определенные мяРНК, кодируемые однокопийными генами в дрожжах, спариваются с пре-мРНК и направляют каждый шаг сплайсинга. ^[2] Сплайсированная мРНК связана другим набором белков, которые помогают в экспорте из ядра в цитоплазму. У позвоночных экзон-экзонные соединения отмечены комплексами экзон-соединений , которые в цитозоле могут вызывать бессмысленный распад , если экзон-экзонное соединение находится более чем на 50-55 нуклеотидов ниже стоп-кодона. ^[6]

Обучение и память

Как описано в обзоре 2022 года ^[7] , долговременная память использует мессенджер RNP.

Крысы с новой, сильной долговременной памятью из-за контекстного условного рефлекса страха снизили экспрессию около 1000 генов и увеличили экспрессию около 500 генов в гиппокампе через 24 часа после обучения, таким образом, демонстрируя измененную экспрессию 9,17% генома гиппокампа крысы. Сниженная экспрессия генов была связана с метилированием этих генов, а гипометилирование было обнаружено для генов, участвующих в синаптической передаче и нейронной дифференциации. ^[8]

Как описывают Дойл и Киблер, ^[9] «в зрелом мозге локализация мРНК в дендритах полностью поляризованных нейронов выполняет особую функцию. Наличие определенного набора транскриптов и всего трансляционного аппарата в дендритных шипиках предполагает, что локальная трансляция может регулироваться зависимым от активности образом».

Нейродегенеративные заболевания

Нейродегенеративные заболевания в гранулах РНП вызваны генетическими мутациями. Гранулы РНП хранят определенные типы мРНК под строгим трансляционным контролем, формируя различные типы. Гранулы РНП нейронов, которые связаны с белками, связывающими РНК, демонстрируют признаки того, что вызывают нейроразвитие, нейродегенерацию или нейропсихиатрические расстройства. Примером одного из таких заболеваний может служить спинальная мышечная атрофия (СМА), которая поражает малый ядерный рибонуклеопротеин (мяРНП). Хотя это все еще неизвестно, все больше доказательств связывают нейродегенеративные заболевания с измененным гомеостазом гранул РНП, создавая концепцию заболеваний гипо- и гиперсборки РНП. Гиперсборка гранул РНП может быть вызвана двумя эффектами: один из-за мутаций в белке, связывающем РНК, а другой — из-за расширения нуклеотидных повторов в РНК. Другое нейродегенеративное заболевание — боковой амиотрофический склероз (БАС), на который влияет гиперсборка компонентов гранул РНП. Несмотря на то, что нейрональные клетки более восприимчивы к гипо- или гиперсборке компонентов РНП, все еще многое неизвестно с точки зрения полного процесса мутации. ^[10]

Сборка и регуляция гранул нейрональных РНП с гибким пространственно-временным разделением экспрессии генов. Современная передовая технология помогает раскрыть поведение гранул нейрональных РНП. Недавно в исследовании на пробирке было обнаружено , что динамические свойства и структура этих гранул РНП являются текучими и генерируются посредством разделения фаз жидкость-жидкость. ^[10] Посттрансляционная модификация (ПТМ) компонентов гранул имеет средства для модуляции сродства связывания, которые могут выполнять как конденсацию, так и растворение.

Смотрите также

Ссылки

^ Иеронимус, Хейли; Памела А. Сильвер (2004-12-01). «Системный взгляд на биологию мРНП». Гены и развитие . 18 (23): 2845–2860. doi : 10.1101/gad.1256904 . ISSN 0890-9369. PMID 15574591.
^ аб Бергкессель, Меган; Гвендолин М. Уилмс; Кристин Гатри (20 февраля 2009 г.). «SnapShot: Формирование мРНП». Клетка . 136 (4): 794–794.e1. дои : 10.1016/j.cell.2009.01.047 . ISSN 0092-8674. ПМИД 19239896.
^ Спирин, Александр (март 1979). «Рибонуклеопротеины-мессенджеры (информосомы) и РНК-связывающие белки». Molecular Biology Reports – Springer Journals . 5 : 5 – через Springer Link.
^ Л. П. Овчинников, Т. Н. Власик, С. П. Домогацкий, Т. А. Серякова, А. С. Спирин (1979). «Эукариотические факторы трансляции и РНК-связывающие белки». Макромолекулы в функционирующей клетке : 111–129 – через Springer Link.
^ Лернер, Майкл Р.; Бойл, Джон А.; Маунт, Стивен М.; Волин, Сандра Л .; Стейтц, Джоан А. (январь 1980 г.). «Участвуют ли snRNP в сплайсинге?». Nature . 283 (5743): 220–224. Bibcode : 1980Natur.283..220L. doi : 10.1038/283220a0. ISSN 1476-4687. PMID 7350545. S2CID 4266714.
^ Люкке-Андерсен, Сорен; Дженсен, Торбен Хейк (23 сентября 2015 г.). «Бессмысленный распад мРНК: сложный механизм, формирующий транскриптомы». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 16 (11): 665–677. дои : 10.1038/nrm4063. ISSN 1471-0080. PMID 26397022. S2CID 2693038.
^ Бернстайн К (2022). «Метилирование ДНК и установление памяти». Epigenet Insights . 15 : 25168657211072499. doi :10.1177/25168657211072499. PMC 8793415. PMID 35098021 .
^ Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD (июль 2017 г.). «Эпигеномная реорганизация гиппокампа, зависящая от опыта». Learn Mem . 24 (7): 278–288. doi :10.1101/lm.045112.117. PMC 5473107. PMID 28620075 .
^ Doyle M, Kiebler MA (август 2011). «Механизмы дендритного транспорта мРНК и его роль в синаптической маркировке». EMBO J . 30 (17): 3540–52. doi :10.1038/emboj.2011.278. PMC 3181491 . PMID 21878995.
^ ab De Graeve, Fabienne; Besse, Florence (27 июня 2018 г.). «Нейрональные RNP-гранулы: от физиологических до патологических сборок». Biological Chemistry . 399 (7): 623–635. doi :10.1515/hsz-2018-0141. ISSN 1437-4315. PMID 29641413. S2CID 4792650.

[1] Иеронимус, Хейли; Памела А. Сильвер (2004-12-01). «Системный взгляд на биологию мРНП». Гены и развитие . 18 (23): 2845–2860. doi : 10.1101/gad.1256904 . ISSN 0890-9369. PMID 15574591.

[:0-2] аб Бергкессель, Меган; Гвендолин М. Уилмс; Кристин Гатри (20 февраля 2009 г.). «SnapShot: Формирование мРНП». Клетка . 136 (4): 794–794.e1. дои : 10.1016/j.cell.2009.01.047 . ISSN 0092-8674. ПМИД 19239896.

[3] Спирин, Александр (март 1979). «Рибонуклеопротеины-мессенджеры (информосомы) и РНК-связывающие белки». Molecular Biology Reports – Springer Journals . 5 : 5 – через Springer Link.

[4] Л. П. Овчинников, Т. Н. Власик, С. П. Домогацкий, Т. А. Серякова, А. С. Спирин (1979). «Эукариотические факторы трансляции и РНК-связывающие белки». Макромолекулы в функционирующей клетке : 111–129 – через Springer Link.

[5] Лернер, Майкл Р.; Бойл, Джон А.; Маунт, Стивен М.; Волин, Сандра Л .; Стейтц, Джоан А. (январь 1980 г.). «Участвуют ли snRNP в сплайсинге?». Nature . 283 (5743): 220–224. Bibcode : 1980Natur.283..220L. doi : 10.1038/283220a0. ISSN 1476-4687. PMID 7350545. S2CID 4266714.

[6] Люкке-Андерсен, Сорен; Дженсен, Торбен Хейк (23 сентября 2015 г.). «Бессмысленный распад мРНК: сложный механизм, формирующий транскриптомы». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 16 (11): 665–677. дои : 10.1038/nrm4063. ISSN 1471-0080. PMID 26397022. S2CID 2693038.

[pmid35098021-7] Бернстайн К (2022). «Метилирование ДНК и установление памяти». Epigenet Insights . 15 : 25168657211072499. doi :10.1177/25168657211072499. PMC 8793415. PMID 35098021 .

[pmid28620075-8] Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD (июль 2017 г.). «Эпигеномная реорганизация гиппокампа, зависящая от опыта». Learn Mem . 24 (7): 278–288. doi :10.1101/lm.045112.117. PMC 5473107. PMID 28620075 .

[pmid21878995-9] Doyle M, Kiebler MA (август 2011). «Механизмы дендритного транспорта мРНК и его роль в синаптической маркировке». EMBO J . 30 (17): 3540–52. doi :10.1038/emboj.2011.278. PMC 3181491 . PMID 21878995.

[De_Graeve_623–635-10] De Graeve, Fabienne; Besse, Florence (27 июня 2018 г.). «Нейрональные RNP-гранулы: от физиологических до патологических сборок». Biological Chemistry . 399 (7): 623–635. doi :10.1515/hsz-2018-0141. ISSN 1437-4315. PMID 29641413. S2CID 4792650.