Анализ процессинга молекул первичных РНК в ядре клеток человека. Канонический и альтернативный сплайсинг РНК в клетках человека. Связь канонического сплайсинга и самосплайсинга. Анализ биологического значения, первичных и вторичных дефектов сплайсинга.
Аннотация к работе
Процесс сплайсинга МРНК эукариот долгое время привлекает к себе внимание ученых по всему миру. Он представляет собой часть сложного многоступенчатого преобразования незрелых молекул РНК для их дальнейшей работы. В такой молекуле находятся кодирующие (экзоны) и не кодирующие (интроны) белок нуклеотидные последовательности. В процессе эволюции у эукариот выработались механизмы для избавления от неинформативных участков.Они функционируют как мессенджеры для передачи генетической информации от ДНК к белкам, как основной генетический материал в клетках многих вирусов, в качестве катализаторов (например, рибозимов), имеют большое значение для синтеза белка, существуют как регуляторы экспрессии генов в живых организмах. Этот процесс состоит в присоединении особой структуры, называемой кэп, на 5’-конец пре-МРНК. Эти ферменты имеют связь с транскрипцией, участвуют в сплайсинге и процессинге 3’-конца и стимуляции трансляции. Процесс защиты 3’-конца пре-МРНК состоит в прикреплении большого количества молекул аденозинмонофосфата, образующих поли-А-хвост. После формирования нового 3"-конца транскрипта компонент белкового комплекса - поли(А)-полимераза - осуществляет синтез поли(А)-хвоста, используя 3"-концевой нуклеотид в качестве затравки (Proudfoot N. J. et al, 2002) Поли-А-хвост защищает МРНК от разрушения, участвует в окончании транскрипции, процессах трансляции и переноса МРНК из ядра.Механизм сплайсинга пре-МРНК распознает три порции РНК-молекул: 5’-сплайс-сайт, 3’-сплайс-сайт и разветвление интронной последовательности, которое формирует основу выделяемого лариата. Каждая из этих точек имеет универсальную нуклеотидную последовательность, которая остается одинаковой от интрона к интрону и позволяет клетке понять, где начаться сплайсингу. При сплайсинге ключевые события осуществляются с помощью РНК. Эти молекулы обычно короче 200 нуклеотидов, и 5 из них вовлечены в главные формы пре-МРНК сплайсинга. Многие ученые считают, что она существует в клетке еще до начала процесса сплайсинга.Существует несколько механизмов альтернативного сплайсинга: 1. Пропуск экзона. Кодирующая последовательность может вырезаться из первичного транскрипта. Из двух экзонов в конечном транскрипте сохраняется только один. Может возникать несколько 5"-участков сплайсинга, которые изменяют 3"-границу вышележащего экзона. Используются разные 3"-участки сплайсинга (акцепторные сайты), что изменяет 5"-границы нижележащего экзона.После этого фактор сплайсинга 1 (SF1) связывается в точке ветвления, образуя комплекс E’. Затем большая субъединица вспомогательного фактора U2 (U2AF) образует комплекс с полипиримидиновой частью, а его малая субъединица связывается с 3’-терминальным AG-между интроном и экзоном. Образовавшийся комплекс является АТФ-независимым комплексом E. После замены SF1 на U2 в точке ветвления, комплекс Е превращается в АТФ-зависимый комплекс А. Дальнейшее образование тройного U4/U6-U5 комплекса приводит к формированию комплекса В, который после конформационных изменений и перестроек превращается в каталитически активный комплекс С.Мы никогда не сможем узнать, насколько точно проходит сплайсинг в пределах нормы. В клетке существуют механизмы, которые быстро уничтожают молекулы РНК, у которых он прошел с отклонениями. Например, мутация в нуклеотидной последовательности, критическая для сплайсинга в определенной точке, не обязательно нарушает его для всего интрона. Иногда мутация создает нестандартные места присоединения.Вероятно, ранее клетки использовали РНК, а не белки в каталитических реакциях и хранили свою генетическую информацию в форме РНК, а не ДНК. Интрон само-сплайсинга может быть идентифицирован путем добавления чистой молекулы РНК, содержащей некодирующую последовательность, и наблюдения за реакцией. Интроны первой группы начинают реакцию сплайсинга с присоединения G-нуклеотида к нуклеотидной последовательности. Во второй группе, особенно активный А-нуклеотид, оставшийся в интроне, является атакующей группой, генерируя, таким образом, промежуточный лариат.Существует множество факторов сплайсинга, весьма разнообразных по своим строению и функциям. Богатый серином и аргинином фактор сплайсинга 1 (SRSF1), также известный как фактор альтернативного сплайсинга 1 (ASF1), пре-МРНК-сплайсинг-фактор SF2 (SF2) или ASF1 / SF2, представляет собой белок, который у человека кодируется геном SFRS1. ASF / SF2 требуется для распознавания и отбора 5"-сплайс-сайта и способен различать криптические и достоверные сайты сплайсинга. Мульти-фосфорилирование направляет ASF / SF2 к ядру, воздействуя на количество белок-белковых взаимодействий, связанных со сплайсингом. (Hagopian J.C. et al, 2008) Он контролирует сплайсинг различных генов-супрессоров опухолевого роста и киназ, которые способны преобразоваться путем альтернативного сплайсинга в онкогенные изоформы.
План
Оглавление
Введение
1. Процессинг молекул первичных РНК в ядре клеток человека
2. Канонический и альтернативный сплайсинг РНК в клетках человека
2.1 Канонический сплайсинг
2.2 Альтернативный сплайсинг
2.2.1 Механизмы альтернативного сплайсинга
2.2.2 Процесс альтернативного сплайсинга
2.3 Высокая пластичность сплайсинга РНК
2.4 Связь канонического сплайсинга и само-сплайсинга
3. Факторы сплайсинга: разнообразие, строение и функции
4. Цис-элементы сплайсинга: разнообразие и функции
5. Биологическое значение сплайсинга
5.1 Первичные дефекты сплайсинга
5.2 Вторичные дефекты сплайсинга
Заключение
Список литературы сплайсинг молекула клетка биологический