Exon sestřihový komplex

Exon junction complex [1] ( anglicky  Exon junction complex, EJC ) je proteinový komplex vytvořený na pre- mRNA na spojení dvou exonů , které byly vzájemně spojeny během sestřihu . EJC má významný vliv na kontrolu kvality translace a lokalizaci sestřižené mRNA [2] . Má se za to, že komplex exonového spojení poskytuje polohově specifickou paměť události sestřihu. EJC sestává ze stabilního heterotetramerního jádra, které slouží jako vazebná platforma pro další faktory zapojené do post-transkripční regulace mRNA [2] . Jádro EJC se skládá z eukaryotického translačního iniciačního faktoru eIF4A-III ( RNA helikázy obsahující motiv DEAD-boxu ), který se váže na analog ATP , a také dalších proteinů Magoh a Y14 [3] . Kromě toho EJC interaguje s mnoha dalšími proteiny , jako jsou proteiny SR [4] . Předpokládá se, že tyto interakce hrají důležitou roli při zhutňování mRNA [4] .

Složení

EJC obsahuje několik klíčových proteinů: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF , Magoh a další [5] [6] [7] . RNPS1 může fungovat jako sestřihový koaktivátor a také se spolu s Y14 podílí na rozkladu zprostředkovaném nesmyslem (NMD) [8] [9] . Předpokládá se, že SRm160 urychluje zpracování 3' konce mRNA [10] [11] . Magoh pravděpodobně usnadňuje transport mRNA do cytoplazmy , zatímco Aly se účastní procesu exportu jaderné mRNA [12] [13] [14] . Aly je rekrutována do EJC komplexu proteinem UAP56 [15] , který funguje jako sestřihový faktor potřebný pro sestavení spliceosomu [16] . Protein DEK je také součástí EJC, ale podílí se i na mnoha dalších procesech: od sestřihu až po regulaci transkripce a struktury chromatinu [17] [18] [19] .

Struktura

Jádro komplexu EJC se skládá kolem translačního faktoru eIF4AIII. Ve formě spojené s mRNA existuje ve dvou konformacích : otevřené a uzavřené. V uzavřeném stavu tvoří dvě domény tohoto proteinu dvě vazebná místa : pro mRNA a pro 5'-adenylyl-β-imidodifosfát (ADPNP) [20] . V otevřené konformaci jsou dvě domény otočeny o 160° ze svých poloh v uzavřené konformaci. Proteiny Magoh a Y14 se na sebe vážou a tvoří heterodimer umístěný na EJC pólu obráceném k 5' konci mRNA [21] [22] [23] . Magoh se váže na eIF4AIII prostřednictvím aminokyselinových zbytků, které tvoří dva C-terminální α-helixy a jeden konec velkého β-listu [20] . Konzervované zbytky v linkeru spojujícím dvě eIF4AIII domény tvoří solné můstky nebo vodíkové vazby se zbytky v Magoh [20] . Y14 a eIF4AIII jsou spojeny jednoduchou vazbou, solným můstkem mezi Arg108 Y14 a Asp401 eIF4AIII [20] . Pokud se v těchto zbytcích objeví mutace, pak se Magoh-Y14 nemůže vázat na eIF4AIII [24] .

Funkční

Během sestřihu v eukaryotických buňkách se EJC váže na mRNA přibližně 20–24 nukleotidů před spojením exonu [25] [26] . Vazba EJC na mRNA nezávisí na nukleotidové sekvenci mRNA [7] . EJC zůstává navázaný na mRNA, když je exportován z jádra do cytoplazmy. Aby mRNA prošla jaderným pórem , musí se na ni vázat dva dimery: NXF1 /TAP a NXT1 / p15 [27] . NXF1/TAP je klíčovým receptorem pro export mRNA do cytoplazmy, protože interaguje s adaptorovými proteiny vázanými na RNA a se složkami komplexu jaderných pórů [28] .

Klíčovou rolí EJC je účast na kontrole kvality mRNA, konkrétně v procesu nesmyslně zprostředkovaného rozpadu (NMD), který vede k destrukci mRNA obsahujících předčasné stop kodony . Když je normální mRNA translatována , ribozom se váže na transkript a začíná syntetizovat řetězec aminokyselin. Když dosáhne komplexu spojení exonu, vytěsní jej a pokračuje v translaci, dokud není dosaženo stop kodonu. Pokud mRNA obsahuje předčasný stop kodon umístěný downstream od ribozomu k EJC, EJC zůstane spojen s transkriptem a spustí jeho destrukci [29] .

EJC se do NMD zapojují také jiným způsobem: do přepisu přijímají faktory kontroly kvality UPF1 [ , UPF2 a UPF3 [30] . Tyto proteiny hrají klíčovou roli v NMD. Proteiny Magoh, Y14 a eIF4AIII, které jsou součástí EJC, zajišťují vazbu komplexu na UPF3. UPF3 funguje jako „most“ mezi proteiny UPF2 a UPF1 a zajišťuje tvorbu trimeru [31] . V tomto trimeru působí UPF2 a UPF3 kooperativně, aby stimulovaly aktivitu ATPázy a RNA helikázy UPF1. Core EJC silně váže komplex UPF na mRNA a podílí se na regulaci aktivity proteinu UPF1. Ribozomy se zastavily v předčasném stop kodonu rekrutují UPF1 prostřednictvím interakce s translačními terminačními faktory eRF1 a eRF3 . Společně s proteinem SMG1 tvoří eRF1, eRF3 a UPF1 komplex známý jako SURF. Tvoří „most“ mezi ribozomem a downstream EJC navázaným na proteiny UPF2 a UPF3. Tato interakce spouští fosforylaci UPF1 proteinem SMG1, což vede k disociaci eRF1 a eRF3. Zbývající komplex EJC, UPF3, UPF2, fosforylovaných proteinů UPF1 a SMG1 spouští degradaci mRNA [31] .

Poznámky

  1. ↑ Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Geny podle Lewina. - M . : Laboratoř znalostí, 2017. - S. 616. - 919 s. — ISBN 978-5-906828-24-8 .
  2. ↑ 1 2 Nott A. , Moore MJ Neustále se zvyšující složitost komplexu spojení exonů.  (anglicky)  // Current Opinion In Cell Biology. - 2004. - Červen ( roč. 16 , č. 3 ). - str. 279-284 . - doi : 10.1016/j.ceb.2004.03.012 . — PMID 15145352 .
  3. ↑ Ballut L. , Marchadier B. , Baguet A. , Tomasetto C. , Séraphin B. , Le Hir H. Komplex jádra spojení exonu je uzamčen na RNA inhibicí aktivity eIF4AIII ATPázy.  (anglicky)  // Strukturální a molekulární biologie přírody. - 2005. - říjen ( roč. 12 , č. 10 ). - S. 861-869 . doi : 10.1038 / nsmb990 . — PMID 16170325 .
  4. ↑ 1 2 Singh G. , Kucukural A. , Cenik C. , Leszyk JD , Shaffer SA , Weng Z. , Moore MJ Buněčný interaktom EJC odhaluje strukturu mRNP vyššího řádu a proteinový nexus EJC-SR.  (anglicky)  // Cell. - 2012. - 9. listopadu ( roč. 151 , č. 4 ). - str. 750-764 . - doi : 10.1016/j.cell.2012.10.007 . — PMID 23084401 .
  5. ↑ Kataoka Naoyuki , Yong Jeongsik , Kim V. Narry , Velazquez Francisco , Perkinson Robert A. , Wang Fan , Dreyfuss Gideon. Sestřih pre-mRNA Vtiskne mRNA do jádra nový protein vázající RNA, který přetrvává v cytoplazmě  //  Molekulární buňce. - 2000. - září ( roč. 6 , č. 3 ). - str. 673-682 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/s1097-2765(00)00065-4 .
  6. ↑ Le Hir H. , Gatfield D. , Izaurralde E. , Moore MJ Komplex spojení exon-exon poskytuje vazebnou platformu pro faktory podílející se na exportu mRNA a na rozkladu mRNA zprostředkovaném nesmyslem.  (anglicky)  // The EMBO Journal. - 2001. - 3. září ( ročník 20 , č. 17 ). - str. 4987-4997 . - doi : 10.1093/emboj/20.17.4987 . — PMID 11532962 .
  7. ↑ 1 2 Le Hir H. , Izaurralde E. , Maquat LE , Moore MJ Spliceosom ukládá více proteinů 20-24 nukleotidů před spojením exon-exon mRNA.  (anglicky)  // The EMBO Journal. - 2000. - 15. prosince ( roč. 19 , č. 24 ). - str. 6860-6869 . - doi : 10.1093/emboj/19.24.6860 . — PMID 11118221 .
  8. ↑ Lykke-Andersen J. Sdělení pozice spojení exon-exon do mRNA Surveillance Machinery by the Protein RNPS1  //  Science. - 2001. - 7. září ( roč. 293 , č. 5536 ). - S. 1836-1839 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1062786 .
  9. ↑ Lejeune F. Komplex exonových spojů je detekován na mRNA vázané na CBP80, ale nikoli na eIF4E v savčích buňkách: dynamika remodelace mRNP  //  The EMBO Journal. - 2002. - 1. července ( roč. 21 , č. 13 ). - S. 3536-3545 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/cdf345 .
  10. ↑ Mayeda A. Purifikace a charakterizace lidského RNPS1: obecný aktivátor sestřihu pre-mRNA  //  The EMBO Journal. - 1999. - 16. srpna ( roč. 18 , č. 16 ). - S. 4560-4570 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/18.16.4560 .
  11. ↑ McCracken S. , Lambermon M. , Blencowe BJ SRm160 Splicing Coactivator podporuje štěpení 3'-konce transkriptu  //  Molekulární a buněčná biologie. - 2002. - 1. ledna ( roč. 22 , č. 1 ). - S. 148-160 . — ISSN 0270-7306 . - doi : 10.1128/mcb.22.1.148-160.2002 .
  12. ↑ Hir Hervé Le , Gatfield David , Braun Isabelle C , Forler Daniel , Izaurralde Elisa. Protein Mago poskytuje spojení mezi sestřihem a lokalizací mRNA  //  zprávy EMBO. - 2001. - prosinec ( vol. 2 , č. 12 ). - S. 1119-1124 . — ISSN 1469-221X . - doi : 10.1093/embo-reports/kve245 .
  13. ↑ Zhou Zhaolan , Luo Ming-juan , Straesser Katja , Katahira Jun , Hurt Ed , Reed Robin. [1]  (anglicky)  // Nature. - 2000. - 21. září ( roč. 407 , č. 6802 ). - str. 401-405 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/35030160 .
  14. ↑ Rodrigues JP , Rode M. , Gatfield D. , Blencowe BJ , Carmo-Fonseca M. , Izaurralde E. REF proteiny zprostředkovávají export sestříhaných a nesestříhaných mRNA z jádra  //  Proceedings of the National Academy of Sciences . - 2001. - 30. ledna ( roč. 98 , č. 3 ). - S. 1030-1035 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.98.3.1030 .
  15. ↑ Export jaderné RNA Cullen BR //  Journal of Cell Science. - 2003. - 15. února ( roč. 116 , č. 4 ). - str. 587-597 . — ISSN 0021-9533 . - doi : 10.1242/jcs.00268 .  
  16. ↑ Gatfield David , Izaurralde Elisa. REF1/Aly a další proteiny komplexu exonových spojů jsou pro export jaderné mRNA nepostradatelné  //  The Journal of Cell Biology. - 2002. - 18. listopadu ( roč. 159 , č. 4 ). - str. 579-588 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200207128 .
  17. ↑ Alexiadis V. , Waldmann T. , Andersen J. , Mann M. , Knippers R. , Gruss C. Protein kódovaný protoonkogenem DEK mění topologii chromatinu a snižuje účinnost replikace DNA v chromatinově specifickém způsob.  (anglicky)  // Genes & Development. - 2000. - 1. června ( roč. 14 , č. 11 ). - S. 1308-1312 . — PMID 10837023 .
  18. ↑ McGarvey Tim , Rosonina Emanuel , McCracken Susan , Li Qiyu , Arnaout Ramy , Mientjes Edwin , Nickerson Jeffrey A. , Awrey Don , Greenblatt Jack , Grosveld Gerard , Blencowe Benjamin J. The Spkeming-Acute Myeloids a Leulicso -Závislá interakce s exonovými produktovými komplexy  (anglicky)  // The Journal of Cell Biology. - 2000. - 24. července ( roč. 150 , č. 2 ). - S. 309-320 . — ISSN 0021-9525 . doi : 10.1083 / jcb.150.2.309 .
  19. ↑ Faulkner Neil E. , Hilfinger John M. , Markovitz David M. Proteinová fosfatáza 2A aktivuje promotor HIV-2 prostřednictvím zlepšujících prvků, které zahrnují stránky pro domácí mazlíčky  //  Journal of Biological Chemistry. - 2001. - 24. dubna ( roč. 276 , č. 28 ). - S. 25804-25812 . — ISSN 0021-9258 . - doi : 10.1074/jbc.m006454200 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Andersen CB , Ballut L. , Johansen JS , Chamieh H. , Nielsen KH , Oliveira CL , Pedersen JS , Séraphin B. , Le Hir H. , Andersen GR Struktura komplexu jádra spojení exonu se zachyceným DEAD -box ATPáza navázaná na RNA.  (anglicky)  // Věda (New York, NY). - 2006. - 29. září ( roč. 313 , č. 5795 ). - S. 1968-1972 . - doi : 10.1126/science.1131981 . — PMID 16931718 .
  21. ↑ Lau Chi-Kong , Diem Michael D , Dreyfuss Gideon , Van Duyne Gregory D. Struktura jádra Y14-Magoh komplexu Exon Junction Complex  //  Současná biologie. - 2003. - Květen ( roč. 13 , č. 11 ). - S. 933-941 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/s0960-9822(03)00328-2 .
  22. ↑ Fribourg Sebastien , Gatfield David , Izaurralde Elisa , Conti Elena. Nový způsob rozpoznávání RBD-proteinu v komplexu Y14–Mago  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2003. - 5. května ( roč. 10 , č. 6 ). - str. 433-439 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsb926 .
  23. ↑ Shi H. , Xu RM Krystalová struktura komplexu Drosophila Mago nashi-Y14.  (anglicky)  // Genes & Development. - 2003. - 15. dubna ( roč. 17 , č. 8 ). - str. 971-976 . - doi : 10.1101/gad.260403 . — PMID 12704080 .
  24. ↑ Gehring Niels H. , Kunz Joachim B. , Neu-Yilik Gabriele , Breit Stephen , Viegas Marcelo H. , Hentze Matthias W. , Kulozik Andreas E. Komponenty komplexu exonových spojů specifikují odlišné cesty nesmyslně zprostředkovaného rozkladu mRNA s rozdílným rozkladem mRNA Požadavky  //  Molecular Cell. - 2005. - říjen ( vol. 20 , č. 1 ). - str. 65-75 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.012 .
  25. ↑ Interakce 5' exonu Reichert VL v lidském spliceosomu vytvářejí rámec pro komplexní strukturu a sestavení spojení exonů  //  Genes & Development. - 2002. - 1. listopadu ( roč. 16 , č. 21 ). — S. 2778-2791 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.1030602 .
  26. ↑ Shibuya T. , Sonenberg N. , Moore MJ eIF4AIII váže sestřiženou mRNA v komplexu spojení exonu a je nezbytný pro rozklad zprostředkovaný nesmyslem.  (anglicky)  // Strukturální a molekulární biologie přírody. - 2004. - Duben ( roč. 11 , č. 4 ). - S. 346-351 . doi : 10.1038 / nsmb750 . — PMID 15034551 .
  27. ↑ Reed R. , Hurt E. Konzervovaný exportní stroj mRNA spojený s pre-mRNA sestřihem.  (anglicky)  // Cell. - 2002. - 22. února ( roč. 108 , č. 4 ). - str. 523-531 . — PMID 11909523 .
  28. ↑ IZAURRALDE E. Nová rodina jaderných transportních receptorů zprostředkovává export messenger RNA do cytoplazmy  //  European Journal of Cell Biology. - 2002. - Listopad ( roč. 81 , č. 11 ). - str. 577-584 . — ISSN 0171-9335 . - doi : 10.1078/0171-9335-00273 .
  29. ↑ Chang YF , Imam JS , Wilkinson MF Dráha sledování rozpadu RNA zprostředkovaná nesmysly.  (anglicky)  // Annual Review Of Biochemistry. - 2007. - Sv. 76 . - str. 51-74 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.76.050106.093909 . — PMID 17352659 .
  30. ↑ Conti Elena , Izaurralde Elisa. Rozpad mRNA zprostředkovaný nesmysly: molekulární poznatky a mechanické variace napříč druhy  //  Aktuální názor v buněčné biologii. - 2005. - Červen ( roč. 17 , č. 3 ). - str. 316-325 . — ISSN 0955-0674 . - doi : 10.1016/j.ceb.2005.04.005 .
  31. ↑ 1 2 Chamieh Hala , Ballut Lionel , Bonneau Fabien , Le Hir Herve. NMD faktory UPF2 a UPF3 přemosťují UPF1 ke komplexu spojení exonu a stimulují jeho aktivitu RNA helikázy  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2007. - 9. prosince ( roč. 15 , č. 1 ). - str. 85-93 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsmb1330 .