Ribonucleoproteína nuclear pequena

As ribonucleoproteínas nucleares pequenas, con frecuencia coñecidas abreviadamente polas súas siglas en inglés snRNP (Small Nuclear Ribonucleoprotein, pronunciada a sigla como "snurp"), son complexos de proteínas, que están unidas a snRNA, e que se combinan co pre-ARNm non modificado e con outras varias proteínas para formar o espliceosoma, un grande complexo molecular de ARN-proteína que realiza o splicing do pre-ARNm. A actuación das snRNP é esencial para a eliminación dos intróns dos pre-ARNm, algo fundamental na modificación postranscricional do ARN, que ocorre só no núcleo da célula eucariota.

Os dous compoñentes esenciais das snRNP son proteínas e ARN. O ARN presente nas snRNP coñécese como ARN nuclear pequeno (snRNA), e ten normalmente uns 150 nucleótidos de longo. Este ARN dálle ás snRNP especificidade con respecto a determinados intróns porque recoñece as secuencias dos sinais de splicing situados nos extremos 5' e 3' e o sinal de ramificación que teñen os intróns. Este ARN parécese ao ARN ribosómico en que ten tanto unha actividade encimática coma un papel estrutural.

As snRNP descubríronas Michael R. Lerner e Joan A. Steitz.[1][2] Ademais, Thomas Cech e Sidney Altman contribuíron tamén ao seu estudo, gañando o premio Nobel de Química de 1989 polo seu descubrimento independente de que o ARN pode funcionar como un catalizador na célula.

Tipos de snRNP

Polo menos cinco tipos diferentes de snRNP únense no espliceosoma para participar no splicing. Poden detectarse por electroforese en xel e coñécense individualmente por: U1, U2, U4, U5, e U6. Os seus compoñentes de ARN nuclear pequeno coñécense respectivamente por: U1 snRNA, U2 snRNA, U4 snRNA, U5 snRNA, e U6 snRNA.[3]

Na metade da década de 1990, descubriuse que existía outra clase de snRNP que axudaba no splicing dun determinado tipo de intróns que só existen en animais, que ten moi conservados os sitios de splicing 5' e de ramificación. Esta clase nova de snRNPs inclúe os seguintes ARN: U11 snRNA, U12 snRNA, U4atac snRNA, e U6atac snRNA. Aínda que diferentes, estas snRNP levan a cabo as mesmas funcións que as snRNP normais U1, U2, U4 e U6, respectivamente.[4]

Bioxénese

As snRNP ensámblanse seguindo un proceso moi regulado que implica tanto ao núcleo celular como o citoplasma.[5]

Síntese e exportación do ARN no núcleo

A ARN polimerase II transcribe os snRNA U1, U2, U4, U5 snRNA, e os menos abundantes U11, U12 e U4atac adquiren unha carapucha m7G que serve como sinal de exportación. A exportación nuclear está mediada pola proteína CRM1.

Síntese e almacenamento de proteínas Sm no citoplasma

As proteínas Sm sintetízanse nos ribosomas do citoplasma, nos que se traduce o ARNm das Sm, como calquera outra proteína, e funcionan como un armazón para a ensamblaxe das snRNP. Estas proteínas almacénanse despois no citoplasma en forma de tres complexos en anel parcialmente ensamblados asociados coas proteínas pICln. Estes tres complexos son:

  • un pentámero de 6 S formado por SmD1, SmD2, SmF, SmE e SmG asociado con pICln,
  • un complexo de 2 a 4 S da proteína B/B', posiblemente coa proteína D3 e pICln,
  • o complexo metilosoma de 20 S, o cal é outro gran complexo de SmD3, SmB, SmD1, pICln e a proteína arxinina metiltransferase-5 (PRMT5).

SmD3, SmB e SmD1 sofren modificacións no metilosoma.[6] Estas tres proteínas Sm teñen motivos arxinina-glicina repetidos no extremo C-terminal de SmD1, SmD3 e SmB, e as cadeas laterais da arxinina están dimetiladas simetricamente en ω-NG, NG'-dimetil-arxinina. Suxeriuse que pICln, que aparece nos tres complexos precursores pero está ausente nas snRNP maduras, funciona como unha chaperona especializada, impedindo a ensamblaxe prematura das proteínas Sm.

Ensamblaxe da partícula central das snRNP no complexo SMN

Os ARN nucleares pequenos (U1, U2, U4, U5, e os menos abundantes U11, U12 e U4atac) interaccionan rapidamente coa proteína SMN (Supervivencia de motoneurona) e con outras proteínas (xeminas 2-8) formando o gran complexo SMN.[7][8] É agora cando os ARN nucleares pequenos se unen ao pentámero SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG, ao que lle segue a adición do dímero SmD3-SmB para completar o anel de Sm arredor do denominado sitio Sm do ARN nuclear pequeno. Este sitio Sm é unha secuencia de nucleótidos conservada que teñen ditos ARN, que tipicamente é AUUUGUGG (onde A, U e G representan os nucleósidos adenosina, uridina e guanosina respectivamente). Despois da ensamblaxe do anel Sm arredor do ARN nuclear pequeno, o nucleósido 5' terminal (xa modificado como a carapucha 7-metilguanosina) é hipermetilatdo transformándose en 2,2,7-trimetilguanosina, e o outro extremo (o 3') do ARN nuclear pequeno é recortado. Esta modificación, e a presenza dun anel completo Sm, é recoñecida pola proteína snurportina 1.

Ensamblaxe final das snRNP no núcleo

A partícula central completa (core) snRNP-snurportina 1 é transportada ao núcleo pola proteína importina β. Unha vez dentro do núcleo, o complexo aparece nos corpos de Cajal, onde ten lugar a fase final da ensamblaxe das snRNP. Esta consiste na adición de proteínas adicionais e outras modificacións específicas en determinadas snRNP (U1, U2, U4, U5). A bioxénese da snRNP U6 ocorre no núcleo aínda que no citoplasma se atopan grandes cantidades de U6 libre. O anel LSm pode ensamblarse primeiro, e despois asociarse co ARN nuclear pequeno U6.

Desensamblaxe das snRNP

As snRNP teñen unha longa duración na célula, pero asúmese que son finalmente desensambladas e degradadas, aínda que non se sabe nada sobre este proceso.

Defectos na bioxénese das snRNP como causa da atrofia muscular espiñal

Os defectos no xene da SMN están asociados coa morte prematura das motoneuronas espiñais, e orixinan atrofia muscular espiñal.[9] Esta doenza xenética maniféstase con moi diversos graos de gravidade. A forma máis severa causa parálise, é xeralmente mortal ao chegar aos 2 anos de idade, e é a causa de orixe xenética máis común de morte infantil.

Anticorpos anti-snRNP

Ás veces poden producirse autoanticorpos contra as nosas propias snRNP, especialmente anticorpos anti-Sm dirixidos contra as proteínas Sm das snRNP, especificamente en casos de lupus eritematoso sistémico.

Notas

  1. ↑ Lerner MR, Steitz JA (1979). "Antibodies to small nuclear RNAs complexed with proteins are produced by patients with systemic lupus erythematosus". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 76 (11): 5495–9. PMC 411675. PMID 316537. doi:10.1073/pnas.76.11.5495. 
  2. ↑ Lerner MR, Boyle JA, Mount SM, Wolin SL, Steitz JA (1980). "Are snRNPs involved in splicing?". Nature 283 (5743): 220–4. PMID 7350545. doi:10.1038/283220a0. 
  3. ↑ Weaver, Robert F. (2005). Molecular Biology, p.432-448. McGraw-Hill, New York, NY. ISBN 0-07-284611-9.
  4. ↑ Montzka, KA; Steitz JA (1988). "Additional low-abundance human small nuclear ribonucleoproteins: U11, U12 etc". Proc Natl Acad Sci USA 85: 8885–8889. doi:10.1073/pnas.85.23.8885. PMID 2973606.
  5. ↑ Kiss T (2004). "Biogenesis of small nuclear RNPs". J. Cell. Sci. 117 (Pt 25): 5949–51. PMID 15564372. doi:10.1242/jcs.01487. 
  6. ↑ Meister G, Eggert C, Bühler D, Brahms H, Kambach C, Fischer U (2001). "Methylation of Sm proteins by a complex containing PRMT5 and the putative U snRNP assembly factor pICln". Curr. Biol. 11 (24): 1990–4. PMID 11747828. doi:10.1016/S0960-9822(01)00592-9. 
  7. ↑ Paushkin S, Gubitz AK, Massenet S, Dreyfuss G (2002). "The SMN complex, an assemblyosome of ribonucleoproteins". Curr. Opin. Cell Biol. 14 (3): 305–12. PMID 12067652. doi:10.1016/S0955-0674(02)00332-0. 
  8. ↑ Yong J, Wan L, Dreyfuss G (2004). "Why do cells need an assembly machine for RNA-protein complexes?". Trends Cell Biol. 14 (5): 226–32. PMID 15130578. doi:10.1016/j.tcb.2004.03.010. 
  9. ↑ Selenko P, Sprangers R, Stier G, Bühler D, Fischer U, Sattler M (2001). "SMN tudor domain structure and its interaction with the Sm proteins". Nat. Struct. Biol. 8 (1): 27–31. PMID 11135666. doi:10.1038/83014. 

Véxase tamén

Outros artigos