РНК-связывающие белки ⇐ Васина Википедия

[wiki_en]

«РНК-связывающие белки» (часто сокращенно «RBP») — это белки, которые связываются с двух- или одноцепочечной РНК
RBP содержат несколько структурных мотивов, таких как мотив узнавания РНК (RRM), домен связывания дцРНК, цинковый палец и другие.
RBP играют решающую роль в нескольких клеточных процессах, таких как: клеточная функция, транспорт и локализация. Они играют, в частности, фундаментальную роль в посттранскрипционном контроле РНК, таком как: сплайсинг|сплайсинг, полиаденилирование|полиаденилирование, стабилизация мРНК, субклеточная локализация|локализация мРНК и трансляция (биология)|трансляция. Эукариоты | эукариотические клетки экспрессируют несколько RBP с уникальной активностью связывания РНК и белок-белкового взаимодействия | белок-белкового взаимодействия. Согласно базе данных эукариотических RBP (EuRBPDB), у человека Homo sapiens | человека существует 2961 ген, кодирующий RBP. В ходе эволюции разнообразие RBP значительно увеличивалось с увеличением числа интронов. Разнообразие позволило эукариотическим клеткам использовать экзоны РНК в различных расположениях, создавая уникальный RNP (рибонуклеопротеин) для каждой РНК. Хотя RBPs играют решающую роль в посттранскрипционной регуляции экспрессии генов, систематически изучалось относительно небольшое количество RBP. Теперь стало ясно, что взаимодействия РНК-RBP играют важную роль во многих биологических процессах среди организмов.
== Структура ==
Многие RBP имеют модульную структуру и состоят из множества повторов всего нескольких конкретных базовых доменов, которые часто имеют ограниченные последовательности. Различные RBP содержат эти последовательности, расположенные в различных комбинациях. Распознавание специфической РНК конкретным белком возникло в результате перестройки этих нескольких основных доменов. Каждый базовый домен распознает РНК, но для функционирования многих из этих белков требуется несколько копий одного из многих общих доменов.

== Разнообразие ==
Когда ядерная РНК выходит из РНК-полимеразы, транскрипты РНК немедленно покрываются РНК-связывающими белками, которые регулируют все аспекты метаболизма и функционирования РНК, включая биогенез, созревание, транспорт, клеточную локализацию и стабильность. Эти мишени включают мРНК, которая кодирует белки, а также ряд функциональных некодирующих РНК | некодирующих РНК. нкРНК почти всегда функционируют как рибонуклеопротеиновые комплексы, а не как «голые» РНК. Эти некодирующие РНК включают микроРНК, интерферирующие РНК | малые интерферирующие РНК (миРНК), а также малые ядерные РНК | сплайсосомные малые ядерные РНК (мяРНК).
== Функция ==
=== Процессинг и модификация РНК ===
==== Альтернативный сплайсинг ====
Альтернативный сплайсинг | Альтернативный сплайсинг — это механизм, с помощью которого из одного и того же гена генерируются разные формы зрелых мРНК. Это регуляторный механизм, посредством которого вариации включения экзонов | экзонов в мРНК приводят к производству более чем одного родственного белка, тем самым расширяя возможные геномные результаты. ОДП активно регулируют этот процесс. Некоторые связывающие белки, такие как нейрон-специфические РНК-связывающие белки, особенно NOVA1, контролируют альтернативный сплайсинг подмножества hnRNA путем распознавания и связывания определенной последовательности в РНК (YCAY, где Y означает пиримидин, U или C).
==== Редактирование РНК ====
Наиболее изученная форма редактирования РНК связана с белком ADAR. Этот белок действует посредством посттранскрипционной модификации | посттранскрипционной модификации транскриптов мРНК, изменяя нуклеотидное | нуклеотидное содержание РНК. Это осуществляется путем превращения аденозина в инозин в ходе ферментативной реакции, катализируемой ADAR. Этот процесс эффективно изменяет последовательность РНК по сравнению с последовательностью, кодируемой геномом, и расширяет разнообразие генных продуктов. Большая часть редактирования РНК происходит в некодирующих областях РНК; однако было показано, что некоторые транскрипты РНК, кодирующие белок, подлежат редактированию, что приводит к различиям в аминокислотной последовательности их белка. Примером этого является мРНК глутаматного рецептора, в которой глютамин превращается в аргинин, что приводит к изменению функциональности белка.

=== Полиаденилирование ===

Полиаденилирование | полиаденилирование — это добавление «хвоста» аденилатных остатков к транскрипту РНК примерно на 20 оснований ниже последовательности AAAAAA в пределах 3'-нетранслируемой области | 3'-нетранслируемой области. Полиаденилирование мРНК оказывает сильное влияние на ее ядерный транспорт, эффективность трансляции и стабильность. Все это, а также процесс полиаденилирования зависят от связывания специфических RBP. Все эукариотические мРНК, за немногими исключениями, подвергаются процессингу с получением 3'-поли(А)-хвостов длиной около 200 нуклеотидов. Одним из белковых комплексов, необходимых в этом процессе, является CPSF. CPSF связывается с 3'-концевой последовательностью (AAUAAA) и вместе с другим белком, называемым поли(А)-связывающим белком | поли(А)-связывающим белком, рекрутирует и стимулирует активность поли(А)-полимеразы | поли(А)-полимеразы. Поли(А)-полимераза сама по себе неактивна и для правильного функционирования требует связывания других белков.

=== Экспорт ===
После завершения процессинга мРНК необходимо транспортировать из ядра клетки в цитоплазму. Это трехэтапный процесс, который включает в себя генерацию комплекса груз-носитель в ядре с последующей транслокацией комплекса через комплекс ядерных пор | комплекс ядерных пор и, наконец, высвобождение груза в цитоплазму. Впоследствии носитель подвергается вторичной переработке. Считается, что гетеродимер TAP/NXF1:p15 является основным игроком в экспорте мРНК. Сверхэкспрессия TAP у лягушек Xenopus laevis увеличивает экспорт транскриптов, которые в противном случае экспортировались бы неэффективно. Однако TAP требует адаптерных белков, поскольку он не может напрямую взаимодействовать с мРНК. Белок Aly/REF взаимодействует и связывается с мРНК, рекрутируя TAP.

=== Расположение мРНК ===
Локализация мРНК имеет решающее значение для регуляции экспрессии генов, позволяя пространственно регулировать продукцию белка. Благодаря локализации мРНК белки транслируются в предполагаемое целевое место в клетке. Это особенно важно на ранних стадиях развития, когда быстрое клеточное расщепление наделяет разные клетки различными комбинациями мРНК, что может привести к совершенно разным судьбам клеток. RBP имеют решающее значение для локализации этой мРНК, что гарантирует, что белки транслируются только в предназначенных для них регионах. Одним из таких белков является ZBP1. ZBP1 связывается с мРНК бета-актина в месте транскрипции и перемещается вместе с мРНК в цитоплазму. Эта мРНК затем локализуется в области ламеллы (клеточная биология)|ламеллы различных асимметричных типов клеток, где она затем может быть транслирована.
=== Перевод ===
Трансляционная регуляция обеспечивает быстрый механизм контроля экспрессии генов. Вместо контроля экспрессии генов на уровне транскрипции мРНК уже транскрибируется, но рекрутирование рибосом контролируется. Это позволяет быстро генерировать белки, когда сигнал активирует трансляцию. ZBP1, помимо своей роли в локализации мРНК бета-актина, также участвует в репрессии трансляции мРНК бета-актина, блокируя инициацию трансляции. ZBP1 необходимо удалить из мРНК, чтобы позволить рибосоме правильно связаться и начать трансляцию.

== Взаимодействия белок-РНК ==
РНК-связывающие белки демонстрируют высокоспецифическое распознавание своих РНК-мишеней, распознавая их последовательности, структуры, мотивы и модификации РНК.
=== Мотив узнавания РНК (RRM) ===
Мотив узнавания РНК, который является наиболее распространенным мотивом связывания РНК, представляет собой небольшой белковый домен из 75–85 аминокислот, который образует четырехцепочечный бета-лист | β-лист вместо двух альфа-спиралей | α-спиралей. Этот мотив узнавания играет свою роль во многих клеточных функциях, особенно в процессинге мРНК/рРНК, сплайсинге, регуляции трансляции, экспорте РНК и стабильности РНК. Десять структур RRM были идентифицированы с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса | ЯМР-спектроскопии и рентгеновской кристаллографии. Эти структуры иллюстрируют сложность белок-РНК-распознавания RRM, поскольку в нем помимо взаимодействий белок-РНК участвуют РНК-РНК и белок-белковые взаимодействия. Несмотря на свою сложность, все десять структур имеют некоторые общие характеристики. Было обнаружено, что четырехцепочечный β-лист поверхности основного белка всех RRM взаимодействует с РНК, которая обычно определенным образом связывается с двумя или тремя нуклеотидами. Более того, сильная аффинность связывания РНК и специфичность к вариациям достигаются за счет взаимодействия между междоменным соединителем и РНК, а также между самими RRM. Эта пластичность RRM объясняет, почему RRM является наиболее распространенным доменом и почему он играет важную роль в нескольких биологических функциях.

Клеточная биология

Подробнее: https://en.wikipedia.org/wiki/Prote%C3% ... A3o_ao_RNA