RNA nuclear pequeno - Small nuclear RNA
O RNA nuclear pequeno ( snRNA ) é uma classe de pequenas moléculas de RNA encontradas nas manchas de splicing e nos corpos de Cajal do núcleo da célula em células eucarióticas . O comprimento de um snRNA médio é de aproximadamente 150 nucleotídeos. Eles são transcritos por RNA polimerase II ou RNA polimerase III . Sua função primária é o processamento do RNA pré- mensageiro ( hnRNA ) no núcleo. Também foi demonstrado que eles auxiliam na regulação dos fatores de transcrição ( RNA 7SK ) ou RNA polimerase II (RNA B2) e na manutenção dos telômeros .
O snRNA está sempre associado a um conjunto de proteínas específicas e os complexos são referidos como pequenas ribonucleoproteínas nucleares ( snRNP , frequentemente pronunciado "snurps"). Cada partícula snRNP é composta por um componente snRNA e várias proteínas específicas de snRNP (incluindo proteínas Sm , uma família de proteínas nucleares). Os componentes de snRNA humanos mais comuns desses complexos são conhecidos, respectivamente, como: RNA spliceosomal U1 , RNA spliceosomal U2 , RNA spliceosomal U4 , RNA spliceosomal U5 e RNA spliceosomal U6 . Sua nomenclatura deriva de seu alto teor de uridina .
Os snRNAs foram descobertos por acidente durante um experimento de eletroforese em gel em 1966. Um tipo inesperado de RNA foi encontrado no gel e investigado. Análises posteriores mostraram que esses RNA eram ricos em uridilato e se estabeleceram no núcleo.
snRNAs e pequenos RNAs nucleolares (snoRNAs) não são iguais e não são um tipo um do outro. Ambos são diferentes e são uma classe em pequenos RNAs. Estas são pequenas moléculas de RNA que desempenham um papel essencial na biogênese do RNA e orientam modificações químicas de RNAs ribossômicos (rRNAs) e outros genes de RNA (tRNA e snRNAs). Eles estão localizados no nucléolo e nos corpos de Cajal das células eucarióticas (os principais locais de síntese de RNA), onde são chamados de scaRNAs (pequenos RNAs específicos do corpo de Cajal).
Aulas
O snRNA é frequentemente dividido em duas classes com base nas características comuns da sequência, bem como nos fatores de proteína associados, como as proteínas LSm de ligação ao RNA .
A primeira classe, conhecida como snRNA da classe Sm , é mais amplamente estudada e consiste em U1, U2, U4, U4atac, U5, U7, U11 e U12. Os snRNAs da classe Sm são transcritos pela RNA polimerase II . O pré-snRNA é transcrito e recebe o usual cap de cinco primeiros de 7-metilguanosina no núcleo . Eles são então exportados para o citoplasma por meio de poros nucleares para processamento posterior. No citoplasma, o snRNA recebe recorte de 3 'para formar uma estrutura de haste-alça 3', bem como hipermetilação do tampão de 5 'para formar trimetilguanosina. A estrutura do tronco 3 'é necessária para o reconhecimento pela sobrevivência da proteína do neurônio motor (SMN). Este complexo monta o snRNA em ribonucleoproteínas estáveis (RNPs). O limite 5 ′ modificado é então necessário para importar o snRNP de volta para o núcleo. Todos esses snRNA ricos em uridina, com exceção do U7, formam o núcleo do spliceossomo . O splicing, ou remoção de íntrons , é um aspecto importante da modificação pós-transcricional e ocorre apenas no núcleo dos eucariotos. Foi descoberto que U7 snRNA funciona no processamento de pré-mRNA de histona .
A segunda classe, conhecida como snRNA da classe Lsm , consiste em U6 e U6atac. Os snRNAs da classe Lsm são transcritos pela RNA polimerase III e nunca deixam o núcleo, ao contrário do snRNA da classe Sm. Os snRNAs da classe Lsm contêm um tampão de 5′-γ-monometilfosfato e um 3 ′ stem-loop, terminando em um trecho de uridinas que formam o sítio de ligação para um anel heteroheptamérico distinto de proteínas Lsm.
No spliceosome
Os spliceossomos catalisam o splicing , uma etapa integrante da maturação do RNA mensageiro precursor eucariótico. Um erro de splicing mesmo em um único nucleotídeo pode ser devastador para a célula, e um método confiável e repetível de processamento de RNA é necessário para garantir a sobrevivência da célula. O spliceossomo é um grande complexo de proteína-RNA que consiste em cinco pequenos RNAs nucleares (U1, U2, U4, U5 e U6) e mais de 150 proteínas. Os snRNAs, junto com suas proteínas associadas, formam complexos de ribonucleoproteínas (snRNPs), que se ligam a sequências específicas no substrato pré-mRNA . Este processo complexo resulta em duas reações de transesterificação sequenciais. Essas reações irão produzir um intron de lariat livre e ligar dois exons para formar um mRNA maduro. Existem duas classes distintas de spliceossomos. A classe principal, que é muito mais abundante em células eucarióticas, une principalmente íntrons do tipo U2. A etapa inicial do splicing é a ligação do U1 snRNP e suas proteínas associadas à extremidade 5 'do splice do hnRNA . Isso cria o complexo de compromisso que restringirá o hnRNA à via de splicing. Em seguida, U2 snRNP é recrutado para o sítio de ligação do spliceossomo e forma o complexo A, após o qual o complexo U5.U4 / U6 tri-snRNP se liga ao complexo A para formar a estrutura conhecida como complexo B. Após o rearranjo, o complexo C é formado, e o spliceossomo é ativo para catálise. No spliceossomo U2 e U6 cataliticamente ativo, os snRNAs se dobram para formar uma estrutura conservada chamada triplex catalítico. Esta estrutura coordena dois íons de magnésio que formam o sítio ativo do spliceossomo. Este é um exemplo de catálise de RNA .
Além deste complexo principal de spliceossomos, existe um spliceossomo secundário muito menos comum (~ 1%) . Este complexo compreende U11, U12, U4atac, U6atac e U5 snRNPs. Esses snRNPs são análogos funcionais dos snRNPs usados no spliceossomo principal. O spliceosome secundário emendas íntrons do tipo U12. Os dois tipos de íntrons diferem principalmente em seus locais de splicing: os íntrons do tipo U2 têm sítios de splice GT-AG 5 ′ e 3 ′, enquanto os íntrons do tipo U12 têm AT-AC em suas extremidades 5 ′ e 3 ′. O spliceossomo menor desempenha sua função por uma via diferente do spliceossomo principal.
U1 snRNA
U1 snRNP é o iniciador da atividade spliceosomal na célula por emparelhamento de bases com o local de splice 5 'do pré-mRNA. No spliceossomo principal, os dados experimentais mostraram que o U1 snRNP está presente em igual estequiometria com U2, U4, U5 e U6 snRNP. No entanto, a abundância de U1 snRNP em células humanas é muito maior do que a de outros snRNPs. Através do knockdown do gene U1 snRNA em células HeLa , estudos têm mostrado que o U1 snRNA tem grande importância para a função celular. Quando os genes U1 snRNA foram eliminados, os microarranjos genômicos mostraram um aumento do acúmulo de pré-mRNA não dividido. Além disso, foi demonstrado que o nocaute causa clivagem prematura e poliadenilação principalmente em íntrons localizados próximo ao início do transcrito. Quando outros snRNAs baseados em uridina foram eliminados, esse efeito não foi observado. Assim, o par de bases U1 snRNA-pré-mRNA mostrou proteger o pré-mRNA da poliadenilação, bem como da clivagem prematura. Esta proteção especial pode explicar a superabundância de U1 snRNA na célula.
snRNPs e doenças humanas
Através do estudo de pequenas ribonucleoproteínas nucleares (snRNPs) e pequenas RNPs nucleolares (sno), fomos capazes de compreender melhor muitas doenças importantes.
Atrofia muscular espinhal - Mutações no gene do neurônio motor de sobrevivência 1 (SMN1) resultam na degeneração dos neurônios motores espinhais e perda muscular severa. A proteína SMN monta snRNPs de classe Sm, e provavelmente também snoRNPs e outros RNPs. A atrofia muscular espinhal afeta até 1 em 6.000 pessoas e é a segunda principal causa de doença neuromuscular , depois da distrofia muscular de Duchenne .
Disqueratose congênita - Mutações nos snRNPs reunidos também podem ser a causa da disqueratose congênita, uma síndrome rara que se apresenta por alterações anormais na pele, unhas e membrana mucosa. Alguns efeitos finais desta doença incluem insuficiência da medula óssea, bem como câncer. Foi demonstrado que esta síndrome surge de mutações em vários genes, incluindo disquerina , RNA da telomerase e transcriptase reversa da telomerase .
Síndrome de Prader-Willi - Esta síndrome afeta até 1 em 12.000 pessoas e tem uma apresentação de fome extrema, problemas cognitivos e comportamentais, tônus muscular pobre e baixa estatura. A síndrome tem sido associada à deleção de uma região do cromossomo 15 paterno que não é expressa no cromossomo materno. Esta região inclui um snRNA específico do cérebro que tem como alvo o mRNA do receptorda serotonina -2C.
Meduloblastoma - O U1 snRNA sofre mutação em um subconjunto desses tumores cerebrais e leva ao splicing alterado do RNA . As mutações ocorrem predominantemente em tumores adultos e estão associadas a um mau prognóstico.
Modificação pós-transcricional
Em eucariotos , os snRNAs contêm uma quantidade significativa de modificações e pseudouridilações de 2'-O-metilação . Essas modificações estão associadas à atividade de snoRNA que canonicamente modifica rRNAs pré-maduros, mas foram observadas na modificação de outros alvos de RNA celulares, como snRNAs. Finalmente, a oligo-adenilação (cauda curta de poli (A)) pode determinar o destino de snRNAs (que geralmente não são de cauda poli (A)) e, assim, induzir seu decaimento de RNA . Este mecanismo que regula a abundância de snRNAs é, por sua vez, acoplado a uma mudança generalizada de splicing alternativo de RNA.
Veja também
Referências
links externos
- Pequeno + Nuclear + RNA nos cabeçalhos de assuntos médicos da Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA (MeSH)
- Pequeno + Nucleolar + RNA na Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos em títulos de assuntos médicos (MeSH)