Exon splejsningskompleks

Exon junction complex [1] ( engelsk  Exon junction complex, EJC ) er et proteinkompleks dannet på pre - mRNA i krydset mellem to exoner , der var forbundet med hinanden under splejsning . EJC har en betydelig indflydelse på translationel kvalitetskontrol og lokalisering af splejset mRNA [2] . Det antages, at exon-forbindelseskomplekset tilvejebringer en positionsspecifik hukommelse af splejsningshændelsen. EJC består af en stabil heterotetramer kerne, der tjener som en bindingsplatform for andre faktorer, der er involveret i post-transkriptionel mRNA-regulering [2] . Core EJC består af den eukaryote translationsinitieringsfaktor eIF4A-III ( en RNA- helicase indeholdende DEAD-box- motivet ), som binder til en ATP -analog , samt yderligere proteiner Magoh og Y14 [3] . Derudover interagerer EJC med mange andre proteiner , såsom SR-proteiner [4] . Det antages, at disse interaktioner spiller en vigtig rolle i komprimeringen af ​​mRNA [4] .

Sammensætning

EJC indeholder flere nøgleproteiner: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF , Magoh og andre [5] [6] [7] . RNPS1 kan fungere som en splejsningskoaktivator og er også sammen med Y14 involveret i nonsens-medieret henfald (NMD) [8] [9] . Det antages, at SRm160 accelererer behandlingen af ​​3'-enden af ​​mRNA [10] [11] . Magoh letter sandsynligvis transporten af ​​mRNA ind i cytoplasmaet , mens Aly er involveret i processen med eksport af nuklear mRNA [12] [13] [14] . Aly rekrutteres ind i EJC-komplekset af UAP56 [15] -proteinet , som fungerer som en splejsningsfaktor, der kræves til spliceosomsamling [16] . DEK-proteinet er også en del af EJC, men det er også involveret i mange andre processer: fra splejsning til regulering af transkription og kromatinstruktur [17] [18] [19] .

Struktur

Kernen i EJC-komplekset samles omkring translationsfaktoren eIF4AIII. I den form, der er forbundet med mRNA, eksisterer det i to konformationer : åben og lukket. I den lukkede tilstand danner de to domæner af dette protein to bindingssteder : for mRNA og for 5'-adenylyl-β-imidodiphosphat (ADPNP) [20] . I den åbne konformation drejes de to domæner 160° fra deres positioner i den lukkede konformation. Magoh- og Y14-proteinerne binder til hinanden og danner en heterodimer placeret ved EJC-polen, der vender mod 5'-enden af ​​mRNA'et [21] [22] [23] . Magoh binder til eIF4AIII via aminosyrerester, der danner to C-terminale α-helixer og den ene ende af et stort β-ark [20] . Konserverede rester i linkeren, der forbinder to eIF4AIII- domæner, danner saltbroer eller hydrogenbindinger med rester i Magoh [20] . Y14 og eIF4AIII er forbundet med en enkeltbinding, en saltbro mellem Arg108 Y14 og Asp401 eIF4AIII [20] . Hvis der opstår en mutation i disse rester, kan Magoh-Y14 ikke binde til eIF4AIII [24] .

Fungerer

Under splejsning i eukaryote celler binder EJC til mRNA ca. 20-24 nukleotider opstrøms for exonforbindelsen [25] [26] . Bindingen af ​​EJC til mRNA afhænger ikke af nukleotidsekvensen af ​​sidstnævnte [7] . EJC forbliver bundet til mRNA'et, når det eksporteres fra kernen til cytoplasmaet. For at mRNA kan passere gennem den nukleare pore , skal to dimerer binde til den: NXF1 /TAP og NXT1 / p15 [27] . NXF1/TAP er en nøglereceptor for mRNA-eksport til cytoplasmaet, da den interagerer med RNA-bundne adapterproteiner og med komponenter i det nukleare porekompleks [28] .

EJC's nøglerolle er deltagelse i mRNA-kvalitetskontrol, nemlig i processen med nonsens-medieret henfald (NMD), som fører til ødelæggelse af mRNA'er, der indeholder for tidlige stopkodoner . Når normalt mRNA translateres , binder ribosomet sig til transkriptet og begynder at syntetisere en kæde af aminosyrer. Når det når exon junction komplekset, fortrænger det det og fortsætter translation, indtil stopkodonet er nået. Hvis mRNA'et indeholder et for tidligt stopkodon placeret nedstrøms for ribosomet til EJC, vil EJC forblive forbundet med transkriptet og udløse dets ødelæggelse [29] .

EJC'er er også involveret i NMD på en anden måde: de rekrutterer kvalitetskontrolfaktorerne UPF1 , UPF2 og UPF3 [30] til transskriptionen . Disse proteiner spiller en nøglerolle i NMD. Magoh-, Y14- og eIF4AIII-proteiner, som er en del af EJC, sikrer bindingen af ​​komplekset til UPF3. UPF3 fungerer som en "bro" mellem UPF2- og UPF1-proteinerne, hvilket giver dannelsen af ​​en trimer [31] . I denne trimer virker UPF2 og UPF3 kooperativt for at stimulere ATPase- og RNA-helicaseaktiviteten af ​​UPF1. Core EJC binder UPF-komplekset stærkt til mRNA og er involveret i reguleringen af ​​aktiviteten af ​​UPF1-proteinet. Ribosomer stoppet ved det for tidlige stopkodon rekrutterer UPF1 gennem interaktion med translationstermineringsfaktorerne eRF1 og eRF3 . Sammen med SMG1 proteinet danner eRF1, eRF3 og UPF1 et kompleks kendt som SURF. Det danner en "bro" mellem ribosomet og den nedstrøms EJC bundet til UPF2- og UPF3-proteinerne. Denne interaktion udløser phosphoryleringen af ​​UPF1 af SMG1-proteinet, hvilket fører til dissociationen af ​​eRF1 og eRF3. Det resterende kompleks af EJC, UPF3, UPF2, phosphoryleret UPF1 og SMG1 proteiner udløser mRNA-nedbrydning [31] .

Noter

  1. ↑ Krebs J., Goldstein E., Kilpatrick S. Gener ifølge Lewin. - M . : Laboratory of Knowledge, 2017. - S. 616. - 919 s. - ISBN 978-5-906828-24-8 .
  2. ↑ 1 2 Nott A. , Moore MJ Den stadigt stigende kompleksitet af exon junction komplekset.  (engelsk)  // Current Opinion In Cell Biology. - 2004. - Juni ( bind 16 , nr. 3 ). - S. 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. Exon-junction-kernekomplekset er låst til RNA ved inhibering af eIF4AIII ATPase-aktivitet.  (engelsk)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2005. - Oktober ( bind 12 , nr. 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 . Det cellulære EJC-interaktom afslører højere ordens mRNP-struktur og en EJC-SR-proteinforbindelse.  (engelsk)  // Cell. - 2012. - 9. november ( bind 151 , nr. 4 ). - S. 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. Præ-mRNA-splejsning aftrykker mRNA i kernen med et nyt RNA-bindende protein, der forbliver i cytoplasmaet  //  Molecular Cell. - 2000. - September ( bind 6 , nr. 3 ). - s. 673-682 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/s1097-2765(00)00065-4 .
  6. ↑ Le Hir H. , Gatfield D. , Izaurralde E. , Moore MJ Exon-exon junction-komplekset giver en bindingsplatform for faktorer involveret i mRNA-eksport og nonsens-medieret mRNA-henfald.  (engelsk)  // The EMBO Journal. - 2001. - 3. september ( bind 20 , nr. 17 ). - S. 4987-4997 . - doi : 10.1093/emboj/20.17.4987 . — PMID 11532962 .
  7. ↑ 1 2 Le Hir H. , Izaurralde E. , Maquat LE , Moore MJ . Spliceosomet afsætter flere proteiner 20-24 nukleotider opstrøms for mRNA exon-exon-forbindelser.  (engelsk)  // The EMBO Journal. - 2000. - 15. december ( bind 19 , nr. 24 ). - P. 6860-6869 . - doi : 10.1093/emboj/19.24.6860 . — PMID 11118221 .
  8. ↑ Lykke-Andersen J. Communication of the position of Exon-Exon Junctions to the mRNA Surveillance Machinery by the Protein RNPS1  //  Science. - 2001. - 7. september ( bind 293 , nr. 5536 ). - S. 1836-1839 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1062786 .
  9. ↑ Lejeune F. Exon-junction-komplekset detekteres på CBP80-bundet, men ikke eIF4E-bundet mRNA i pattedyrsceller: dynamics of mRNP remodeling  //  The EMBO Journal. - 2002. - 1. juli ( bind 21 , nr. 13 ). - S. 3536-3545 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/cdf345 .
  10. ↑ Mayeda A. Oprensning og karakterisering af human RNPS1: en generel aktivator af præ-mRNA-splejsning  //  The EMBO Journal. - 1999. - 16. august ( bind 18 , nr. 16 ). - S. 4560-4570 . — ISSN 1460-2075 . - doi : 10.1093/emboj/18.16.4560 .
  11. ↑ McCracken S. , Lambermon M. , Blencowe BJ SRm160 splejsningskoaktivator fremmer transkript 3'-endens spaltning  //  Molecular and Cellular Biology. - 2002. - 1. januar ( bind 22 , nr. 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. Proteinet Mago giver en forbindelse mellem splejsning og mRNA-lokalisering  //  EMBO rapporterer. - 2001. - December ( bind 2 , nr. 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]  (engelsk)  // Nature. - 2000. - 21. september ( bind 407 , nr. 6802 ). - S. 401-405 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/35030160 .
  14. ↑ Rodrigues JP , Rode M. , Gatfield D. , Blencowe BJ , Carmo-Fonseca M. , Izaurralde E. REF-proteiner formidler eksporten af ​​splejsede og usplejsede mRNA'er fra kernen  //  Proceedings of the National Academy of Sciences . - 2001. - 30. januar ( bind 98 , nr. 3 ). - S. 1030-1035 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.98.3.1030 .
  15. ↑ Cullen BR Nuclear RNA eksport  //  Journal of Cell Science. - 2003. - 15. februar ( bind 116 , nr. 4 ). - s. 587-597 . — ISSN 0021-9533 . - doi : 10.1242/jcs.00268 .
  16. ↑ Gatfield David , Izaurralde Elisa. REF1/Aly og de yderligere exon junction komplekse proteiner er unødvendige for nuklear mRNA eksport  //  The Journal of Cell Biology. - 2002. - 18. november ( bind 159 , nr. 4 ). - S. 579-588 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200207128 .
  17. ↑ Alexiadis V. , Waldmann T. , Andersen J. , Mann M. , Knippers R. , Gruss C. Proteinet kodet af proto-onkogenet DEK ændrer kromatins topologi og reducerer effektiviteten af ​​DNA-replikation i en kromatinspecifik måde.  (engelsk)  // Gener & Development. - 2000. - 1. juni ( bind 14 , nr. 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 Acute Myeloid Leukemia-Associated Protein, Splicking, Formated Protein, Splicking -Afhængig interaktion med Exon-produktkomplekser  (engelsk)  // The Journal of Cell Biology. - 2000. - 24. juli ( bind 150 , nr. 2 ). - S. 309-320 . — ISSN 0021-9525 . doi : 10.1083 / jcb.150.2.309 .
  19. ↑ Faulkner Neil E. , Hilfinger John M. , Markovitz David M. Protein Phosphatase 2A Aktiverer HIV-2-promotoren gennem Enhancer Elements That Includes the pets Site  //  Journal of Biological Chemistry. - 2001. - 24. april ( bind 276 , nr. 28 ). - P. 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 Structure of the exon junction core complex with a fanget DEAD -box ATPase bundet til RNA.  (engelsk)  // Science (New York, NY). - 2006. - 29. september ( bd. 313 , nr. 5795 ). - P. 1968-1972 . - doi : 10.1126/science.1131981 . — PMID 16931718 .
  21. ↑ Lau Chi-Kong , Diem Michael D , Dreyfuss Gideon , Van Duyne Gregory D. Structure of the Y14-Magoh Core of the Exon Junction Complex  //  Current Biology. - 2003. - Maj ( bind 13 , nr. 11 ). - S. 933-941 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/s0960-9822(03)00328-2 .
  22. ↑ Fribourg Sebastien , Gatfield David , Izaurralde Elisa , Conti Elena. En ny måde for RBD-proteingenkendelse i Y14-Mago-komplekset  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2003. - 5. maj ( bind 10 , nr. 6 ). - S. 433-439 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsb926 .
  23. ↑ Shi H. , Xu RM Krystalstruktur af Drosophila Mago nashi-Y14-komplekset.  (engelsk)  // Gener & Development. - 2003. - 15. april ( bind 17 , nr. 8 ). - s. 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. Exon-Junction Complex Components Specificer Distinct Routes of Nonsens-Mediated mRNA-decay with Differential Cofay Krav  //  Molecular Cell. - 2005. - Oktober ( bind 20 , nr. 1 ). - S. 65-75 . — ISSN 1097-2765 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.012 .
  25. ↑ Reichert VL 5' exon interaktioner inden for det humane spliceosom etablerer en ramme for exon junction kompleks struktur og samling  //  Gener & Development. - 2002. - 1. november ( bind 16 , nr. 21 ). — S. 2778-2791 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.1030602 .
  26. ↑ Shibuya T. , Sonenberg N. , Moore MJ eIF4AIII binder splejset mRNA i exon-junction-komplekset og er afgørende for nonsens-medieret henfald.  (engelsk)  // Nature Structural & Molecular Biology. - 2004. - April ( bind 11 , nr. 4 ). - S. 346-351 . doi : 10.1038 / nsmb750 . — PMID 15034551 .
  27. ↑ Reed R. , Hurt E. Et konserveret mRNA-eksportmaskineri koblet til præ-mRNA-splejsning.  (engelsk)  // Cell. - 2002. - 22. februar ( bind 108 , nr. 4 ). - S. 523-531 . — PMID 11909523 .
  28. ↑ IZAURRALDE E. En ny familie af kernetransportreceptorer medierer eksporten af ​​messenger-RNA til cytoplasmaet  //  European Journal of Cell Biology. - 2002. - November ( bind 81 , nr. 11 ). - S. 577-584 . — ISSN 0171-9335 . - doi : 10.1078/0171-9335-00273 .
  29. ↑ Chang YF , Imam JS , Wilkinson MF Den nonsens-medierede henfalds-RNA-overvågningsvej.  (engelsk)  // Årlig gennemgang af biokemi. - 2007. - Bd. 76 . - S. 51-74 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.76.050106.093909 . — PMID 17352659 .
  30. ↑ Conti Elena , Izaurralde Elisa. Nonsens-medieret mRNA-henfald: molekylær indsigt og mekanistiske variationer på tværs af arter  //  Current Opinion in Cell Biology. - 2005. - Juni ( bind 17 , nr. 3 ). - s. 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-faktorerne UPF2 og UPF3 bygger bro mellem UPF1 til exon-junction-komplekset og stimulerer dets RNA-helicaseaktivitet  //  Nature Structural & Molecular Biology. - 2007. - 9. december ( bind 15 , nr. 1 ). - S. 85-93 . — ISSN 1545-9993 . doi : 10.1038 / nsmb1330 .