Los ARNpn espliceosomales de U2 son una especie de moléculas pequeñas de ARN nuclear ( ARNnp ) que se encuentran en la principal maquinaria espliceosomal (Sm) de prácticamente todos los organismos eucariotas. In vivo , el snRNA de U2 junto con sus polipéptidos asociados se ensamblan para producir la ribonucleoproteína nuclear pequeña U2 ( snRNP ), un componente esencial del complejo espliceosomal principal. [1] La principal vía de empalme espliceosomal se conoce ocasionalmente como dependiente de U2, según una clase de intrón Sm —que se encuentra en las transcripciones primarias de ARNm— que son reconocidas exclusivamente por el snRNP U2 durante las primeras etapas del ensamblaje espliceosomal. [2]Además del reconocimiento de intrones dependiente de U2, se ha teorizado que el ARNnn de U2 desempeña un papel catalítico en la química del corte y empalme de pre-ARN. [3] [4] Al igual que los ARN ribosomales ( ARNr ), los ARNrn Sm deben mediar en los contactos ARN: ARN y ARN: proteína y, por lo tanto, han desarrollado elementos estructurales primarios y secundarios especializados, altamente conservados para facilitar este tipo de interacciones. [5] [6]
ARN espliceosomal U2 | |
---|---|
Identificadores | |
Símbolo | U2 |
Rfam | RF00004 |
Otros datos | |
Tipo de ARN | Gene ; snRNA ; empalme |
Dominio (s) | Eucariota |
IR | IR: 0000370 IR: 0045131 IR: 0005686 |
ENTONCES | Entonces: 0000392 |
Estructuras PDB | PDBe |
Poco después del descubrimiento de que las transcripciones primarias de ARNm contienen secuencias intermedias largas no codificantes ( intrones ) de Sharp y Roberts , [7] [8] Joan Steitz comenzó a trabajar para caracterizar el mecanismo bioquímico de la escisión de intrones. [9] La curiosa observación de que una secuencia encontrada en la región 5 'del snRNA de U1 exhibía una amplia complementariedad de emparejamiento de bases con secuencias conservadas a través de uniones de empalme 5' en transcripciones de hnRNA provocó la especulación de que ciertos snRNAs pueden estar involucrados en el reconocimiento de los límites del sitio de empalme a través del ARN : Contactos de ARN. [9] Sólo recientemente las estructuras de cristales atómicos han revelado de manera demostrable que la conjetura original era de hecho correcta, incluso si la complejidad de estas interacciones no se comprendió por completo en ese momento. [5] [6] [10]
Elementos de reconocimiento U2 snRNA
En Saccharomyces cerevisiae, el snRNA U2 está asociado con 18 polipéptidos , siete de los cuales son proteínas estructurales comunes a todos los snRNP de la clase Sm. [11] Estas proteínas estructurales no específicas se asocian con los ARNrn de Sm a través de una secuencia de reconocimiento altamente conservada (AU n G, n = 4-6) ubicada dentro del ARN llamados sitios de unión de Sm. [12] Otras dos proteínas, A´ y B´´, son específicas de U2 y requieren elementos estructurales exclusivos del ARNrn de U2 —específicamente dos bucles de tallo 3´— para el ensamblaje de snRNP. [11] Los complejos de proteínas SF3a de tres subunidades y SF3b de seis subunidades también se asocian con el ARNrn de U2. [13]
U2 snRNA está implicado en el reconocimiento de intrones a través de una secuencia de 7-12 nucleótidos entre 18-40 nucleótidos corriente arriba del sitio de empalme 3 'conocido como secuencia de punto de ramificación (BPS). [1] [2] En la levadura , el BPS consenso tiene 7 residuos de nucleótidos de longitud y la secuencia de reconocimiento complementaria dentro del ARNrn de U2 es de 6 nucleótidos. La formación de dúplex entre estas dos secuencias da como resultado el abultamiento de un residuo de adenosina conservado en la posición 5 del BPS. El residuo de adenosina abultado adopta una conformación C3´-endo [14] que con la ayuda de factores de empalme Cwc25, Yju2 e Isy1 alinea un 2´ OH para un ataque en línea de un átomo de fósforo en el sitio de empalme 5´. [15] El ataque nucleofílico inicia la primera de dos reacciones de transesterificación sucesivas que empalma el intrón, a través de un inusual lazo intermedio ligado 2´-5´-3´, donde la segunda transesterificación implica la ligadura de los dos exones flanqueantes.
Estructura primaria y secundaria
Aunque la longitud de la secuencia de los snRNA de U2 puede variar hasta un orden de magnitud en todos los organismos eucariotas , todos los snRNA de U2 contienen muchas regiones filogenéticamente constantes, particularmente dentro de los primeros 80 nucleótidos aguas abajo del extremo 5 'donde se conservan el 85% de las posiciones. [16] Además, también se conservan varios elementos estructurales secundarios, incluidos los loops I, II, III, IV y algunas de las regiones monocatenarias que unen estos dominios. [16] [17] El vástago II en el ARNrn de U2 de levadura contiene un par de bases de GA cortadas inusuales que conducen a un motivo de bucle de giro en U característico que comparte una conformación geométrica similar a la de los bucles de anti-codón de ARNt . [5] Todos los ARNrn de U2 poseen un bucle de tallo terminal (IV) con una hélice de 10-16 pares de bases y un bucle conservado de 11 nucleótidos con la secuencia consenso 5´-UYGCANUURYN-3´. [dieciséis]
Los ARNrn de U2 son los más modificados de todos los ARN nucleares pequeños. [18] Si bien las ubicaciones exactas de estas modificaciones postranscripcionales pueden variar de un organismo a otro, la evidencia emergente sugiere que existe una fuerte correlación entre la modificación del ARNnn U2 y la función biológica. [18] Las modificaciones incluyen la conversión de algunos residuos de uridina en pseudouridina , 2´-O-metilación, metilación de nucleobase y conversión de la capa de guanosina 5´-monometilada en una capa de guanosina 2,2,7-trimetilada. [18] Muchas de estas modificaciones residen en una región de 27 nucleótidos en el extremo 5 'de la molécula. [18]
Dinámica conformacional
El espliceosoma es una máquina molecular dinámica que sufre varios reordenamientos conformacionales durante el ensamblaje y empalme. Aunque muchos de los detalles bioquímicos que rodean a los reordenamientos espliceosomales siguen sin estar claros, estudios recientes han visualizado la formación de un complejo de plegamiento crítico entre los ARNp de U2 y U6 que proceden inmediatamente del primer paso de la reacción de empalme. [19] [6] Este evento de plegado facilita la formación de una unión de cuatro hélices, que se cree que proporciona un andamiaje para los componentes críticos del sitio activo, incluida la alineación del sitio de empalme 5 'con el punto de ramificación de adenosina para el ataque en línea del 2´ OH y coordinando dos iones Mg 2+ para estabilizar la formación de carga negativa en los pasos siguientes. [19]
Orígenes evolutivos
Una característica notable del pliegue U2-U6 es su similitud estructural con la del dominio V en los intrones del grupo II de auto-empalme . [6] [3] La tríada AGC que se encuentra en el ARNnn de U6 se conserva en los intrones del grupo II y también se ha encontrado que favorece las mismas interacciones de apilamiento terciario. [6] La formación de un par de oscilación GU temprano en el evento de plegamiento U2-U6 también se observa en la formación del núcleo catalítico de los intrones del grupo II. [19] Finalmente, es probable que el espliceosoma utilice el mismo mecanismo de iones de dos metales que los intrones del grupo II dada la conservación estructural de los sitios de unión de metales que se encuentran dentro del pliegue U2-U6. [3] El grado de conservación de la estructura secundaria y terciaria entre los intrones del grupo II y el pliegue U2-U6 en el sitio activo del espliceosoma sugiere fuertemente que tanto los intrones del grupo II como el espliceosoma comparten un origen evolutivo común.
Ver también
- Empalceosoma
- ARN nuclear pequeño
- ARN espliceosomal U1
Referencias
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Otras lecturas
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- Berglund JA, Rosbash M, Schultz SC (mayo de 2001). "Estructura cristalina de un dúplex de snRNA modelo branchpoint-U2 que contiene adenosinas abultadas" . ARN . 7 (5): 682–91. doi : 10.1017 / S1355838201002187 . PMC 1370120 . PMID 11350032 .
enlaces externos
- Página de ARN espliceosomal U2 en Rfam
- U2