Рибонуклеиновые кислоты – сокращенно РНК – служат в качестве промежуточных звеньев в упорядоченной трансляции наследственной информации, хранящейся в ДНК, в схемы синтеза определенных белков. В ядре клетки определенные сегменты ДНК сначала транскрибируются в копии РНК, называемые предшественниками информационной РНК (пре-мРНК). Во многих случаях эти первичные транскрипты содержат вкрапленные последовательности, которые прерывают действительную последовательность, кодирующую белок. Эти «интроны» должны быть удалены, а кодирующие последовательности склеены, прежде чем информация может быть использована для синтеза белка.
В самом деле, данный ген может кодировать несколько различных форм белка с помощью процесса, называемого альтернативным сплайсингом, который играет важную роль в посттранскрипционной регуляции генов – для разных сплайсированных цепей мРНК кодируют разные белковые формы, которые также могут различаться по своим характеристикам. функция. Все операции сплайсинга выполняются сложной молекулярной машиной в ядре клетки, которая называется сплайсосомой. Исследователи под руководством профессора Дона Лэмба с химического факультета Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене и профессора Михаэля Саттлера (Helmholtz Zentrum Munchen und Технический университет Мюнхена (TUM)) теперь показали, что различные структурные конфигурации, принятые белок, который необходим для сборки сплайсосомы на предшественниках мРНК, имеет решающее влияние на эффективность сплайсинга. Новые данные публикуются в последнем выпуске журнала PNAS.
Сплайсосома, обнаруженная в клетках человека, состоит из множества различных субъединиц, которые должны быть собраны на предшественнике мРНК в серии тщательно спланированных шагов. Специфичность связывания отдельных субъединиц имеет решающее значение как для сборки, так и для функции сплайсосом. «Изученный нами фактор сборки, называемый вспомогательным фактором U2 или сокращенно U2AF, имеет решающее значение для правильного распознавания сайтов сплайсинга на одном конце интронов», – говорит Лена Фойтенберг, первый автор новой статьи. Сам U2AF состоит из двух разных субъединиц.
В свободном виде более крупный из двух представляет собой высокодинамичный белок, как показали Войтенберг и ее коллеги с помощью флуоресцентной микроскопии одиночных молекул. Эксперименты с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), проведенные параллельно в Баварском центре ЯМР (проводимом совместно Центром Гельмгольца в Мюнхене и TUM), предоставили дополнительную информацию, касающуюся структуры и конформационной динамики U2AF.
«Мы обнаружили, что большая субъединица быстро переключает свою конформацию с открытой на закрытую структуру за время от микро- до миллисекунд», – объясняет Войтенберг. Только открытая форма может связываться с РНК. — Более того, доля молекул в этой конформации зависит от относительной аффинности связывания доступных последовательностей РНК: последовательности, которые показывают высокое сродство к связывающей субъединице, поэтому имеют более высокую вероятность распознавания – и расщепления – чем последовательности с более низким близость.
По мнению мюнхенских исследователей, их результаты предполагают, что различные структурные конформации, принятые большой субъединицей U2AF, служат для регулирования эффективности сплайсинга на разных участках сплайсинга. Это, в свою очередь, имеет очевидные последствия для того, как предшественники мРНК расщепляются и сплайсируются, что, в свою очередь, влияет не только на структуру конечного белка, но и на скорость его синтеза.