Küçük nükleolar RNA - Small nucleolar RNA

Küçük nükleolar RNA'lar ( snoRNA'lar ) , başlıca ribozomal RNA'lar , transfer RNA'ları ve küçük nükleer RNA'lar olmak üzere diğer RNA'ların kimyasal modifikasyonlarına rehberlik eden küçük RNA moleküllerinin bir sınıfıdır . SnoRNA iki ana sınıfı vardır, ilişkili C / D kutu snoRNAs, metilasyon ile ilişkilidir, ve H / ACA kutusu snoRNAs, pseudouridylation . SnoRNAs yaygın kılavuz RNA'lar olarak adlandırılır fakat karıştırılmamalıdır kılavuz RNA'lar direkt o RNA düzenleme içinde tripanozomlarda .

snoRNA güdümlü modifikasyonlar

Transkripsiyondan sonra , olgunlaşmamış rRNA molekülleri (pre-rRNA olarak adlandırılır), olgun rRNA molekülünü oluşturmak için bir dizi işlem adımından geçer. Ekzo ve endonükleazlar tarafından bölünmeden önce, pre-rRNA, karmaşık bir nükleozid modifikasyonu modeline tabi tutulur. Bunlar, snoRNA'lar tarafından yönlendirilen metilasyonları ve psödoüridilasyonları içerir.

Metilasyon, bir metil grubunun çeşitli substratlara eklenmesi veya ikame edilmesidir . İnsanların rRNA'sı yaklaşık 115 metil grubu modifikasyonu içerir. Bunların çoğu 2'O-riboz-metilasyonlardır (metil grubunun riboz grubuna eklendiği yer).
Pseudouridylation dönüşümü (bir izomerizasyon bölgesinin) nükleosit üridin farklı izomerik formu pseudouridine (Ψ). Bu modifikasyon, üridin bazının RNA omurgasının ribozuna glikozil bağı etrafında 180º dönmesinden oluşur. Bu rotasyondan sonra azotlu baz, normal azot atomu yerine glikosil bağına bir karbon atomu katar. Bu modifikasyonun faydalı yönü, bazda mevcut olan ilave hidrojen bağı donörüdür. Üridin Watson-Crick baz çifti adenin ile iki hidrojen bağı yaparken, psödoüridin üç hidrojen bağı yapabilir. Psödoüridin adenin ile baz eşlendiğinde, olgun rRNA yapısının karmaşıklığının oluşmasını sağlayan başka bir hidrojen bağı da yapabilir. Serbest hidrojen bağı donörü genellikle kendisinden uzak bir bazla bir bağ oluşturarak rRNA'nın işlevsel olması gereken üçüncül yapıyı yaratır. Olgun insan rRNA'ları yaklaşık 95 Ψ modifikasyon içerir.

Her snoRNA molekülü, bir hedef RNA'da yalnızca bir (veya iki) bireysel modifikasyon için bir kılavuz görevi görür. Modifikasyon gerçekleştirmek için, her snoRNA, küçük bir nükleolar ribonükleoprotein partikülü (snoRNP) olarak adlandırılan bir RNA/protein kompleksindeki en az dört çekirdek protein ile birleşir. Her RNA ile ilişkili proteinler, snoRNA molekülünün tipine bağlıdır (aşağıdaki snoRNA kılavuz ailelerine bakın). SnoRNA molekülü , pre-RNA molekülünde modifikasyon için hedeflenen bazı ( nükleotit ) çevreleyen diziye tamamlayıcı baz olan bir antisens element (10-20 nükleotitlik bir uzantı) içerir . Bu, snoRNP'nin hedef RNA'yı tanımasını ve ona bağlanmasını sağlar. SnoRNP hedef bölgeye bağlandığında, ilişkili proteinler hedef bazın kimyasal modifikasyonunu katalize etmek için doğru fiziksel konumdadır .

snoRNA kılavuz aileleri

İki farklı rRNA modifikasyonu türü (metilasyon ve psödoüridilasyon), iki farklı snoRNA ailesi tarafından yönlendirilir. Bu snoRNA aileleri, snoRNA'da korunmuş dizi motiflerinin varlığına dayalı olarak antisens C/D kutusu ve H/ACA kutusu snoRNA'ları olarak adlandırılır. İstisnalar vardır, ancak genel bir kural olarak C/D kutusu üyeleri metilasyonu, H/ACA üyeleri ise psödoüridilasyonu yönlendirir. Her ailenin üyeleri biyogenez, yapı ve işlev açısından farklılık gösterebilir, ancak her aile aşağıdaki genelleştirilmiş özelliklere göre sınıflandırılır. Daha fazla ayrıntı için incelemeye bakın. SnoRNAs içinde küçük nükleer RNA altında sınıflandırılmıştır MeSH . HGNC , işbirliğiyle snoRNABase ve alanında uzman, kodlamak snoRNAs insan genlerinin için benzersiz adlar onayladı.

C/D kutusu

Rfam veri tabanından alınan bir C/D kutusu snoRNA ikincil yapısı örneği . Bu örnek SNORD73'tür (RF00071).

C/D kutusu snoRNA'ları, sırasıyla snoRNA'nın 5' ve 3' uçlarının yakınında bulunan C (RUGAUGA) ve D (CUGA) olmak üzere iki kısa korunmuş dizi motifi içerir. C kutusunun yukarısında ve D kutusunun aşağısında bulunan kısa bölgeler (~ 5 nükleotit) genellikle baz tamamlayıcıdır ve C ve D kutusu motiflerini birbirine yakınlaştıran bir gövde kutusu yapısı oluşturur. Bu kök kutu yapısının doğru snoRNA sentezi ve nükleolar lokalizasyon için gerekli olduğu gösterilmiştir. Birçok C/D kutusu snoRNA, snoRNA molekülünün orta kısmında yer alan C ve D motiflerinin (C' ve D' olarak anılır) daha az iyi korunmuş ek bir kopyasını da içerir. D kutusunun yukarısındaki 10-21 nükleotitlik korunmuş bir bölge, hedef RNA'nın metilasyon bölgesini tamamlayıcıdır ve snoRNA'nın RNA ile bir RNA dupleksi oluşturmasını sağlar. Hedef RNA'da modifiye edilecek nükleotid genellikle D kutusundan (veya D' kutusundan) yukarı akışta 5. pozisyonda bulunur. C/D kutusu snoRNA'ları , çekirdek C/D kutusunu oluşturan fibrillarin (Nop1p), NOP56 , NOP58 ve SNU13 (ökaryotlarda 15.5-kD protein; onun arkeal homologu L7Ae'dir) olmak üzere dört evrimsel korunmuş ve temel proteinle ilişkilidir. .

2′- O- metilasyonu yönlendirdiği gösterilmeyen bir ökaryotik C/D kutusu snoRNA ( snoRNA U3 ) vardır . Bunun yerine, rRNA öncesi bölünmeyi yönlendirerek rRNA işlemede işlev görür.

H/ACA kutusu

Rfam veri tabanından alınan bir H/ACA kutusu snoRNA ikincil yapısı örneği. Bu örnek SNORA69'dur (RF00265).

H/ACA kutusu snoRNA'ları, iki saç tokası ve saç tokası-menteşe-firkete-kuyruk yapısı olarak adlandırılan iki tek iplikli bölgeden oluşan ortak bir ikincil yapıya sahiptir. H/ACA snoRNA'ları ayrıca H kutusu (consensus ANANNA) ve ACA kutusu (ACA) olarak bilinen korunmuş dizi motiflerini de içerir. Her iki motif de genellikle ikincil yapının tek zincirli bölgelerinde yer alır. H motifi menteşede, ACA motifi kuyruk bölgesinde yer alır; Dizinin 3' ucundan 3 nükleotid. Firkete bölgeleri, antisens kılavuz dizilerinin (hedef diziyi tamamlayan bazlar) yerleştirildiği tanıma döngüleri olarak bilinen dahili çıkıntıları içerir. Bu kılavuz diziler, esasen, modifiye edilecek olan hedef rRNA üzerindeki üridinin konumunu işaretler. Bu tanıma dizisi iki parçalıdır (döngü bölgesinin iki farklı kolundan oluşturulur) ve hedef RNA ile karmaşık sahte düğümler oluşturur. H/ACA kutusu snoRNA'ları , H/ACA kutusu snoRNP'nin çekirdeğini oluşturan dört evrimsel korunmuş ve temel proteinle ( diskerin (Cbf5p), GAR1 , NHP2 ve NOP10 ) ilişkilidir. Diskerin muhtemelen ribonükleoprotein (RNP) kompleksinin katalitik bileşenidir çünkü birkaç korunmuş psödoüridin sentaz dizisine sahiptir ve tRNA'da üridini modifiye eden psödoüridin sentaz ile yakından ilişkilidir. Tripanozomlar gibi daha düşük ökaryotik hücrelerde, benzer RNA'lar, tek saç tokası yapısı ve RNA'nın 3' ucundaki ACA kutusu yerine bir AGA kutusu şeklinde bulunur. Trypanosomes gibi, Entamoeba histolytica da tek firkete ve çift firkete H/ACA kutu snoRNA'larından oluşan karma bir popülasyona sahiptir. Çift firkete H/ACA kutusu snoRNA'nın tek firkete snoRNA'larına işlenmesinin gerçekleştiği bildirildi, ancak tripanozomların aksine, 3' kuyruğunda düzenli ACA motifine sahiptir. ^[19]

İnsan telomerazının (hTERC) RNA bileşeni, RNP öncesi oluşumu ve telomeraz RNP'nin kendisinin nükleolar lokalizasyonu için bir H/ACA alanı içerir. H/ACA snoRNP, insan telomerazıyla ilişkisi nedeniyle nadir görülen genetik hastalık diskeratoz konjenita (DKC) ile ilişkilendirilmiştir. H/ACA snoRNP'nin protein bileşenindeki mutasyonlar, fizyolojik TERC seviyelerinde bir azalmaya neden olur. Bu, öncelikle zayıf telomer bakımının bir hastalığı gibi görünen DKC'nin arkasındaki patoloji ile güçlü bir şekilde ilişkilendirilmiştir .

Kompozit H/ACA ve C/D kutusu

Küçük nükleer RNA (snRNA) U5'in hem 2′-O-riboz metilasyonunda hem de psödoüridilasyonunda işlev gören alışılmadık bir kılavuz snoRNA U85 tanımlanmıştır. Bu bileşik snoRNA, hem C/D hem de H/ACA kutu alanlarını içerir ve her bir snoRNA sınıfına özgü proteinlerle (sırasıyla fibrillarin ve Gar1p) ilişkilidir. Artık daha fazla kompozit snoRNA karakterize edilmiştir.

Bu kompozit snoRNA'ların, Cajal gövdesi adı verilen bir subnükleer organelde biriktiği bulunmuştur ve bunlara küçük Cajal gövdesine özgü RNA'lar olarak atıfta bulunulmaktadır . Bu, çekirdekçikte lokalize olan C/D kutusu veya H/ACA kutusu snoRNA'larının çoğunluğunun aksinedir. Bu Cajal gövdesine özel RNA'ların, U1, U2, U4, U5 ve U12 RNA polimeraz II kopyalanmış spliceosomal RNA'ların modifikasyonunda yer alması önerilmektedir. Cajal gövdelerine lokalize olan tüm snoRNA'lar, bileşik C/D ve H/ACA kutusu snoRNA'ları değildir.

Yetim snoRNA'lar

Yeni tanımlanan snoRNA'lar için hedefler, varsayılan hedef RNA'lar ve snoRNA dizisindeki antisens elementler veya tanıma döngüleri arasındaki dizi tamamlayıcılığı temelinde tahmin edilir. Bununla birlikte, bilinen herhangi bir RNA hedefi olmayan artan sayıda 'yetim' kılavuz vardır; bu, rRNA'da öncekinden daha fazla protein veya transkript olabileceğini ve/veya bazı snoRNA'ların rRNA ile ilgili olmayan farklı işlevlere sahip olduğunu düşündürür. Bu yetim snoRNA'ların bazılarının alternatif olarak eklenmiş transkriptleri düzenlediğine dair kanıtlar vardır. Örneğin, C/D kutusu snoRNA SNORD115'in , korunmuş bir tamamlayıcılık bölgesi yoluyla serotonin 2C reseptörü mRNA'sının alternatif birleşmesini düzenlediği görülmektedir . SNORD115 ile aynı kümede bulunan başka bir C/D kutusu snoRNA'sı SNORD116'nın , biyoinformatik bir yaklaşım kullanılarak protein kodlayan genler içinde 23 olası hedefe sahip olduğu tahmin edilmiştir . Bunlardan büyük bir kısmının alternatif olarak eklendiği bulundu, bu da alternatif eklemenin düzenlenmesinde SNORD116'nın bir rolü olduğunu düşündürdü.

Hedef değişiklikleri

Metilasyon ve psödoüridilasyon modifikasyonlarının olgun RNA'ların işlevi üzerindeki kesin etkisi henüz bilinmemektedir. Değişiklikler gerekli görünmemektedir, ancak RNA katlanmasını ve ribozomal proteinlerle etkileşimini ustaca arttırdığı bilinmektedir. Önemlerini desteklemek için, hedef bölge modifikasyonları yalnızca olgun RNA'nın korunmuş ve işlevsel olarak önemli alanları içinde yer alır ve genellikle uzak ökaryotlar arasında korunur.

2'-O-metillenmiş riboz, 3'-endo konformasyonunda bir artışa neden olur
Psödouridin (psi/Ψ), H bağı için başka bir seçenek ekler.
Ağır metillenmiş RNA hidrolizden korunur. rRNA, kendi hidrolizini ve birleşmesini katalize ederek bir ribozim görevi görür.

genomik organizasyon

SnoRNA'lar genomda çeşitli şekillerde bulunur. Omurgalı snoRNA genlerinin çoğu , ribozom sentezi veya translasyonunda yer alan proteinleri kodlayan genlerin intronlarında kodlanır ve RNA polimeraz II tarafından sentezlenir . SnoRNA'ların ayrıca intergenik bölgelerde, protein kodlayan genlerin ORF'lerinde ve UTR'lerde yer aldığı gösterilmiştir. SnoRNA'lar ayrıca RNA polimeraz II veya III tarafından kendi promotörlerinden kopyalanabilir .

baskılı lokus

İnsan genomunda, C/D kutusu snoRNA'larının damgalanmış lokuslar içinde tandem tekrarlarda bulunduğu en az iki örnek vardır . Bu iki lokus (kromozom 14 üzerinde 14q32 ve kromozom 15 üzerinde 15q11q13) kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir ve her iki bölgede de, birbirine yakın kopya kümelerinde intronlar içinde yer alan çoklu snoRNA'lar bulunmuştur.

15q11q13'te beş farklı snoRNA tanımlanmıştır ( SNORD64 , SNORD107, SNORD108, SNORD109 (iki kopya), SNORD116 (29 kopya) ve SNORD115 (48 kopya). SNORD116'nın (HBII-85) 29 kopyasının bu bölgeden kaybolması, Prader-Willi sendromunun bir nedeni olarak tanımlanırken , SNORD115'in ek kopyalarının elde edilmesi otizmle ilişkilendirilmiştir .

Bölge 14q32, dokuya özel bir ncRNA transkriptinin ( MEG8 ) intronları içinde iki snoRNA'nın SNORD113 (9 kopya) ve SNORD114'ün (31 kopya) tekrarlarını içerir . 14q32 alanının damgalanmış 15q11-q13 lokusları ile ortak genomik özellikleri paylaştığı gösterilmiştir ve damgalanmış lokusların evrimi veya mekanizmasında C/D kutusu snoRNA'ların tandem tekrarlarının olası bir rolü önerilmiştir.

Diğer fonksiyonlar

snoRNA'lar miRNA'lar olarak işlev görebilir . İnsan gösterilmiştir ACA45 bir olduğunu iyi niyetli bir 21- içine işlenebilir snoRNA nükleotid tarafından -uzun olgun miRNA RNAse III aile endoribonükleaz Küpleyicinin . Bu snoRNA ürünü daha önce mmu-miR-1839 olarak tanımlandı ve diğer miRNA üreten endoribonükleaz drosha'dan bağımsız olarak işlendiği gösterildi . Biyoinformatik analizler, farazi olarak snoRNA'dan türetilen miRNA benzeri parçaların farklı organizmalarda meydana geldiğini ortaya çıkarmıştır.

Son zamanlarda, snoRNA'ların rRNA ile ilgili olmayan fonksiyonlara sahip olabileceği bulunmuştur. Bu tür bir işlev regülasyonudur alternatif birleştirme bölgesinin trans snoRNA yapılır gen transkripti, HBII-52 , aynı zamanda SNORD115 olarak bilinir.

Kasım 2012'de Schubert ve ark. Spesifik RNA'ların Drosophila hücrelerinde kromatin sıkıştırmasını ve erişilebilirliği kontrol ettiğini ortaya çıkardı .

Languages

In other projects