Кооперация и конкуренция вторичной структуры и РНК-белковых взаимодействий в регуляции альтернативного сплайсинга

Полный текст

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АС – альтернативный сплайсинг; RBP – РНК-связывающие белки; мяРНК – малые ядерные РНК; мяРНП – малые ядерные рибонуклеопротеины; 5’ss – 5’-сайт сплайсинга; 3’ss – 3’-сайт сплайсинга; PPT – полипиримидиновый тракт; BPS – сайт ветвления.

ВВЕДЕНИЕ

Большинство эукариотических транскриптов в процессе созревания подвергаются сплайсингу – процессу, при котором участки, называемые интронами, удаляются, а оставшиеся экзоны соединяются, образуя зрелые мРНК [1]. В подавляющем числе случаев сплайсинг катализируется сложным макромолекулярным комплексом, называемым сплайсосомой, который состоит из малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП), состоящих, в свою очередь, из малых ядерных РНК (мяРНК) и связанных с ними белков [2–4].

Сплайсосома распознает цис-регуляторные элементы в пре-мРНК, среди которых следует выделить четыре основных: 5’-сайт сплайсинга (5’ss), 3’-сайт сплайсинга (3’ss), полипиримидиновый тракт (polypyrimidine tract, PPT) и сайт ветвления (branch point sequence, BPS) [5]. Однако сплайсинг одинаковых транскриптов может происходить по-разному из-за распознавания на них различных сплайс-сайтов, а также в результате их комбинирования в различных сочетаниях. Таким образом, вследствие альтернативного сплайсинга (АС) транскриптов одного и того же гена в клетке образуется множество различных изоформ зрелой мРНК.

Из многообразия событий АС можно выделить несколько основных: пропуск кассетного экзона, использование альтернативного 5’- или 3’-сайта сплайсинга, удержание интрона, а также выбор одного из нескольких взаимоисключающих экзонов [6, 7]. По современным оценкам не менее 95% генов человека, состоящих из более чем одного экзона, подвергаются альтернативному сплайсингу [8, 9], а скоординированные изменения сплайсинга множества пре-мРНК являются неотъемлемой частью регуляции ряда клеточных процессов [10–12].

АС регулируется комбинацией РНК-белковых, РНК-РНК- и белок-белковых взаимодействий, которые возникают между цис-регуляторными элементами и транс-действующими факторами [13, 14]. Помимо описанных ключевых элементов (5’ss, 3’ss, PPT, BPS) на АС оказывают влияние дополнительные цис-регуляторные элементы, которые могут располагаться как в экзонах, так и в интронах. Они называются экзонными и интронными энхансерами и сайленсерами сплайсинга. Их взаимодействие с транс-действующими факторами стимулирует или подавляет выбор сайта сплайсинга соответственно [15]. Результат сплайсинга зависит от согласованного действия множества энхансеров и сайленсеров [16].

В представленном обзоре мы приведем сведения о наиболее изученной регуляции АС РНК-связывающими белками, далее рассмотрим регуляцию АС вторичной структурой РНК, а затем опишем известные данные о совместном действии белков и РНК-структур в регуляции АС.

РЕГУЛЯЦИЯ АС РНК-СВЯЗЫВАЮЩИМИ БЕЛКАМИ

В регуляции АС принимают участие более полутора тысяч РНК-связывающих белков (RNA-binding proteins, RBP) [17]. Их можно разделить на несколько классов: гетерогенные ядерные рибонуклеопротеиды (heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNP), серин/аргинин-богатые белки (serine/arginine-rich proteins, SR) и остальные, например, тканеспецифические РНК-связывающие белки, такие, как NOVA, нейрональные PTB/hnRNP I, семейство RBFOX и др. [6]. Здесь мы коротко остановимся на примерах, имеющих отношение к структуре РНК, а более подробные сведения о регуляции АС различными классами RBP можно найти в других обзорах [6, 18–20].

Повсеместно экспрессируемые белки из семейств SR и hnRNP являются наиболее изученными медиаторами распознавания сайтов сплайсинга [21–25]. SR-белки участвуют как в конститутивном, так и в альтернативном сплайсинге, что делает это семейство РНК-связывающих белков уникальным по сравнению с другими РНК-связывающими белками [22]. SR-белки обычно рассматриваются как положительные регуляторы сплайсинга. Они способствуют включению экзона, помогая рекрутировать U1 мяРНП в 5’-сайт сплайсинга и вспомогательный фактор U2 (U2AF) в 3’-сайт сплайсинга посредством белок-белковых взаимодействий на ранних стадиях сборки сплайсосомы [21, 26].

Белки семейства hnRNP и SR-белки считаются антагонистами. Природа этого антагонизма не совсем ясна, так как высокоаффинные сайты связывания hnRNP нечасто перекрываются с сайтами связывания SR-белков в экзонах. Потенциальный механизм предполагает совместное связывание олигомеров hnRNP, которое распространяется вдоль транскрипта, чтобы предотвратить связывание SR-белков с РНК [24]. Наиболее охарактеризованными среди hnRNP, участвующих в регуляции сплайсинга, являются негативные регуляторы hnRNP A/B и белок PTB, связывающий PPT, также известный как hnRNP I. Фактор hnRNPA2/B1 в основном является ингибитором сплайсинга, который препятствует распознаванию 5’ss и 3’ss, что чаще приводит к исключению альтернативного экзона (подробно функции hnRNP A/B изложены в [27]). PTB связывается с полипиримидиновыми участками, как и U2AF65, который способствует связыванию U2 мяРНП с 3’ss. Это подразумевает, что PTB может мешать функциональному распознаванию 3’ss [28]. Механизм и направление действия белков семейства hnRNP зависят от расположения их сайтов связывания: при связывании перед или внутри кассетного экзона они, как правило, действуют как репрессоры, при связывании после – как активаторы АС [19, 29, 30].

Помимо SR и hnRNP белков охарактеризовано несколько тканеспецифических РНК-связывающих регуляторов сплайсинга. К ним относятся специфические для нейронов факторы NOVA [31], PTBP2 (nPTB, brPTB) [32] и SRRM4 (nSR100) [33], а также такие тканеспецифические факторы, как белки семейства RBFOX [34], MBNL [35, 36], CELF [37], QKI [38] и TIA [39, 40]. Их действие может быть обусловлено как тканеспецифической экспрессией, так и связыванием с мотивами пре-мРНК, которыми обогащены гены, экспрессирующиеся в определенном типе клеток или ткани. Тканеспецифические регуляторы АС чаще всего изучают при различных патологиях, например, при нейродегенеративных заболеваниях или мышечной дистрофии [41–43].

Для привлечения и правильного распределения факторов сплайсинга на их сайты связывания необходимо присутствие РНК-полимеразы II. Соответственно, транскрипция и сплайсинг взаимно влияют друг на друга за счет пространственных и кинетических механизмов [44]. РНК-полимераза II имеет С-концевой домен гептадных повторов (CTD), который используется в качестве «посадочной площадки» для доступных факторов, что позволяет увеличить их концентрацию рядом с сайтами сплайсинга [45–48]. Скорость элонгации транскрипции влияет на протекание АС, определяя, насколько быстро сайты сплайсинга становятся доступными для конкуренции за связывание с транс-действующими факторами, в том числе за счет образования вторичной структуры пре-мРНК [49–53].

РЕГУЛЯЦИЯ АС ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ ПРЕ-мРНК

Несмотря на то, что большая часть молекул РНК в клетке является одноцепочечными, их отдельные участки могут принимать конформации, содержащие двойные спирали, из которых формируется вторичная структура. Вторичная структура РНК может быть высокостабильной как in vitro, так и in vivo, а изменения в ее элементах представляют собой хорошо известный механизм регуляции многих клеточных процессов с участием РНК, включая сплайсинг [54–58].

Комплементарные спаривания оснований, из которых состоит вторичная структура РНК, можно отнести к локальным и дальним взаимодействиям [59]. Простейшим типом локальной вторичной структуры РНК является шпилька (hairpin, stem-loop). Поскольку сворачивание пре-мРНК происходит котранскрипционно, большая часть структуры in vivo образуется за счет локальных РНК-взаимодействий [60, 61]. В отличие от локальных, дальние взаимодействия образуются между комплементарными сайтами, разделенными протяженными участками (более 100 нуклеотидов) последовательности [62]. Дальние взаимодействия обладают некоторыми чертами третичной структуры, но, как и локальные, относятся ко вторичному уровню организации, т.е. определяют укладку полинуклеотидной цепи вследствие спаривания между основаниями [59].

ЛОКАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ В ПРЕ-мРНК

Существует множество экспериментально подтвержденных данных о регуляции АС локальной структурой пре-мРНК, например, путем предотвращения распознавания сплайсосомой 5’ss, 3’ss или элементов последовательности BPS [63]. Простейшим механизмом регуляции АС локальной вторичной структурой является блокирование сайтов сплайсинга (рис. 1А) [64]. Например, в пре-мРНК гена MAPT человека локальная вторичная структура маскирует 5’ss экзона 10, что не позволяет ему включаться в зрелый транскрипт [65]. Образование шпильки вблизи 5’ss может мешать взаимодействию пре-мРНК со сплайсосомой, как в случае экзона 7 гена SMN2, где такая шпилька мешает связыванию 5’ss с U1 мяРНП, что приводит к снижению уровня включения экзона [66].

Пре-мРНК гена фибронектина (FN1) является самым ярким примером влияния структуры шпильки на функцию энхансера сплайсинга (рис. 1Б). Один из экзонов гена FN1, называемый экзоном EDA, сильно структурирован и образует семь шпилек. Энхансер локализован в терминальной петле шпильки V и распознается транс-действующими факторами, например SRSF1. Изменение локализации энхансера с петли на стебель приводит к снижению его регулирующей способности [67]. Сходный механизм регуляции АС с участием интронного сайленсера сплайсинга наблюдается в пре-мРНК вируса иммунодефицита человека (рис. 1В) [68].

 

Рис. 1. Блокировка цис-регуляторных элементов сплайсинга структурой РНК. Блокировка сайта сплайсинга (А). Блокировка интронного энхансера (Б). Блокировка интронного сайленсера сплайсинга (В). Красными и зелеными линиями обозначено активирующее и ингибирующее действие на сплайсинг соответственно

 

Неканоническим типом локальной вторичной структуры, влияющей на протекание АС, является G-квадруплекс (GQ). В G-квадруплексе четыре гуанозина взаимодействуют друг с другом через имидазольные связи, а их стэки образуют четырехцепочечную спираль [69]. GQ действуют как цис-элементы в регуляции АС, обычно располагаются в интронных областях и способствуют включению экзонов. Так, например, нарушение способности образовывать GQ существенно уменьшает включение экзона 8 в гене CD44 [70]. Некоторые регуляторы сплайсинга, например, hnRNP H, hnRNP F, SRSF1, SRSF9, hnRNP U и U2AF65, могут взаимодействовать с GQ [71–73]. Формирование GQ в пре-мРНК гена TP53 в интроне 3 регулирует сплайсинг интрона 2, что приводит к изменению соотношения активных и неактивных изоформ [74], причем удержание интрона приводит к появлению неактивной формы белка, Δ40p53 [75].

Локальные вторичные структуры в пре-мРНК также могут быть мишенями малых молекул. Например, в результате АС транскрипта гена обратной транскриптазы теломеразы человека (hTERT) образуются 22 изоформы, из которых только полноразмерная мРНК транслируется в активный белок с обратной транскриптазной активностью [71]. Использование стабилизатора GQ приводит к снижению уровня активной теломеразы за счет исключения экзонов 7 и 8. Это приводит к синтезу укороченного неактивного белка, называемого hTERT-β. Важным классом локальных структур РНК, служащих мишенями малых молекул у эукариот и влияют на АС, являются рибопереключатели (riboswitches) [76].

ДАЛЬНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПРЕ-мРНК, РНК-МОСТЫ И ВЫПЕТЛИВАНИЯ

Наиболее хорошо дальние взаимодействия изучены в пре-мРНК у таких вирусов, как вирус табачной мозаики [77], вирус иммунодефицита человека [78] и др. [79, 80]. Наиболее известный пример дальних взаимодействий в пре-мРНК у эукариот – ген Dscam дрозофилы, рассмотрен далее, но следует сразу отметить, что в настоящее время появляется все больше и больше данных о наличии дальних взаимодействий в пре-мРНК человека и их влиянии на АС [81–86].

Дальние взаимодействия могут регулировать АС с помощью различных механизмов. Во-первых, как и локальные РНК-структуры, они могут блокировать цис-регуляторные элементы [87]. Во-вторых, дальние взаимодействия могут действовать как «РНК-мосты», сближающие цис-регуляторные элементы [34]. В-третьих, дальние взаимодействия могут также отдалять цис-регуляторные элементы друг от друга. Так, дальние взаимодействия между соседними интронами могут приводить к «выпетливанию» промежуточного экзона или группы экзонов и способствовать их пропуску. Пример дальних взаимодействий в генах CG33298 и Gug дрозофилы, которые функционируют как РНК-мосты и одновременно блокируют сайты сплайсинга [87], показывает, что эти три механизма не исключают друг друга.

РНК-мосты могут сближать в пространстве цис-регуляторные элементы без участия вспомогательных белков (рис. 2А). Например, дальние взаимодействия в пре-мРНК гена SF1 млекопитающих сближают сильный 5’ss экзона 9 и слабый 3’ss экзона 10, а разрушение образуемой ими вторичной структуры приводит к активации более сильного 3’ss, расположенного на расстоянии 21 нуклеотида в направлении 3’-конца гена [62]. РНК-мосты могут также приближать интронные цис-регуляторные элементы к сайтам сплайсинга (рис. 2Б). Для успешной сборки сплайсосомы и протекания сплайсинга пре-мРНК гена ENAH необходимо, чтобы сайт связывания фактора RBFOX2 был сближен в пространстве с альтернативным экзоном, что достигается путем взаимодействия удаленных участков пре-мРНК, образующих РНК-мост [34]. В настоящее время описано множество случаев, когда цис-регуляторные элементы находятся на значительном расстоянии от регулируемого экзона, как, например, у гена 14-3-3ζ дрозофилы [88], а также генов ENAH и KIF21A человека [34]. Полногеномные карты РНК-белковых взаимодействий также показывают, что большая часть сайтов связывания удалена от потенциальных экзонов-мишеней намного дальше, чем 1000 нуклеотидов [89].

 

Рис. 2. Сближение цис-регуляторных элементов сплайсинга структурой РНК (РНК-«мосты»). Сближение сайтов сплайсинга (А). Приближение энхансера сплайсинга к сайту сплайсинга (Б)

 

Выпетливание части пре-мРНК вторичной структурой, с одной стороны, сближает окружающие цис-регуляторные элементы, а с другой, помещает ее внутреннюю часть в петлю, что, как считается, способствует исключению выпетливаемого участка (рис. 3А) [90]. Например, при взаимодействиях между комплементарными основаниями в интронах, фланкирующих альтернативный экзон, увеличивается частота пропуска такого экзона [91]. Вторичная структура в гене Nmnat дрозофилы выпетливает примерно 350 нуклеотидов и приводит к исключению экзона 5 и сигнала поли(А) из пре-мРНК. В этом случае структура приближает дистальный акцепторный сайт сплайсинга к донорному сайту и тем самым способствует вырезанию внутреннего терминального экзона [87]. Выпетливания экзонов характерны и для дальних взаимодействий в других генах млекопитающих, например, в CASK и PHF20L1 [92], гене дистонина (DST), в котором комплементарные участки предположительно выпетливают кластер из шести экзонов [93], а также в гене теломеразы человека (hTERT), в котором дальние взаимодействия между тандемными повторами приводят к исключению двух экзонов [94]. Пример вторичной структуры в пре-мРНК протеолипидного белка 1 (PLP1), две изоформы альтернативного сплайсинга которого различаются выбором альтернативного 5’ss в интроне между экзонами 3 и 4, показывает, что выпетливания не только экзонов, но и отдельных сайтов сплайсинга оказывают значительное влияние на сплайсинг [95].

Однако самый известный пример влияния дальних взаимодействий на АС – ген Dscam дрозофилы, в транскриптах которого комплементарные спаривания могут происходить на расстоянии до 12000 нуклеотидов. Особенностью механизма сплайсинга Dscam является то, что комплементарные участки образуют комплекс конкурирующих структур РНК, которые управляют взаимоисключающим выбором экзонов [96, 97]. Расположенный перед кластером экзонов 6 докерный сайт может спариваться только с одним из нескольких селекторных сайтов, находящихся перед каждым из альтернативных экзонов, тем самым не только сближая удаленные друг от друга 5’ss и 3’ss, но и выпетливая промежуточные экзоны. Взаимоисключающий механизм АС дополнительно контролируется фактором Нrp36, который подавляет эктопическое включение альтернативных экзонов под действием SR-белков [98]. Аналогичный механизм обнаружен во многих других генах, содержащих кластеры взаимоисключающих экзонов (см. обзор [99]), например, 14-3-3ζ [100], Mhc [88], srp, RIC-3, MRP1 [101], DNM1 [102], TCF3, CD55 [103] и ATE1 [52]. Высказано также предположение о том, что тандемные дупликации, в результате которых образуются кластеры взаимоисключающих экзонов, неизбежно приводят к образованию конкурирующих структур РНК и вследствие этого к взаимоисключающему типу АС [104].

Однако выпетливание части пре-мРНК само по себе не предотвращает ее связывания с компонентами сплайсосомы, а наоборот, может способствовать протеканию сплайсинга. Как показывает пример кольцевых РНК, комплементарные взаимодействия в интронах, в частности с участием Alu-повторов, могут способствовать протеканию так называемого обратного сплайсинга (back-splicing), ковалентно связывающего 5’- и 3’-концы РНК с образованием кольцевых транскриптов (рис. 3Б) [105, 106]. Из сказанного можно заключить, что блокировка, сближение и отдаление цис-регуляторных элементов являются частными случаями более общего молекулярного механизма, в котором направление сплайсинга регулируется конформацией транскрипта, зависящей, в свою очередь, от дальних взаимодействий в его вторичной структуре.

 

Рис. 3. Отдаление цис-регуляторных элементов сплайсинга структурой РНК (выпетливания). Выпетливание участка, содержащего один или несколько экзонов и интронов (А). Обратный сплайсинг в интроне, приводящий к образованию кольцевой РНК (Б). Красными и зелеными линиями обозначено активирующее и ингибирующее действие на сплайсинг соответственно

 

КООПЕРАЦИЯ И КОНКУРЕНЦИЯ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ РНК И РНК-БЕЛКОВЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

Пре-мРНК образует локальную вторичную структуру котранскрипционно, одновременно со сворачиванием вступая во взаимодействие с RBP [107]. RBP содержат четко определенные РНК-связывающие домены (RBD), такие, как РНК-распознающий домен (RRM), hnRNP K-гомологичный домен (KH), цинковые пальцы (ZF) и др., которые взаимодействуют с определенными последовательностями и/или структурами в РНК [108]. Большинство RBD распознают очень короткие (3–7 нуклеотидов) и вырожденные мотивы, которые часто организованы в кластеры, что позволяет увеличить специфичность связывания RBP, имеющих несколько RBD, а также позволяет нескольким RBP кооперировать между собой [17]. Например, высокоаффинное связывание нейрон-специфического фактора сплайсинга NOVA определяется мотивом YCAY (Y = C/U), который обычно находится в кластерах из нескольких тетрамеров [109]. Некоторые RBP распознают разнесенные в пространстве двудольные мотивы, имеющие определенный структурный контекст [110]. Тем не менее, RBP, узнающие схожие мотивы, могут иметь различные профили связывания и даже высокоаффинные взаимодействия могут оказаться нефункциональными [111].

Множество данных указывает на то, что важнейшим фактором, влияющим на связывание RBP, является структура РНК [112]. Сайты связывания RBP могут входить в состав различных структурных элементов пре-мРНК [113]. Естественно предположить, что ZF RBD связываются с РНК-дуплексами, поскольку более 20 ZF-доменсодержащих белков избирательно связывают высокоструктурированные двуцепочечные прекурсоры микроРНК [108]. RBP с доменами KH предпочитают, как правило, большие петли шпилек. Учитывая, что большинство таких RBP содержат несколько RBD, большие петли РНК-шпильки позволяют связывать сразу несколько доменов KH, как это происходит в случае с NOVA1 и PCBP2 [109, 114–116]. Можно предположить, что результат АС должен зависеть от равновесия между РНК-РНК- и РНК-белковыми взаимодействиями, причем конкуренция между ними зависит от репертуара RBP, которые экспрессируются в клетках данного типа [111]. Кроме того, сами RBP часто функционируют комбинаторно, связываясь с сайтами и структурными элементами на общих мишенях мРНК [117].

Изменения в структуре РНК и вызванные ими изменения АС могут возникать за счет взаимодействия с другими нуклеиновыми кислотами, например с микроРНК [118], а также в результате посттранскрипционных модификаций последовательности пре-мРНК [119]. Так, например, A-to-I-редактирование с помощью белков ADAR регулирует протекание АС за счет изменения последовательности основных цис-элементов (рис. 4А) [120–122]. Кроме того, ADAR2 может связываться с двухцепочечной РНК, образованной GA-богатой последовательностью и полипиримидиновым трактом, тем самым предотвращая рекрутирование U2AF65 [123]. Метилированный N6-аденозин (m⁶A) и связанные с ним белки также могут регулировать АС [119, 124]. Например, модификация m⁶A может способствовать связыванию hnRNP C за счет изменения структуры РНК-мишени и обнажения одноцепочечного сайта сплайсинга. Такой механизм характерен и для hnRNP G [125].

Структура РНК может затруднять распознавание цис-регуляторных элементов сплайсинга и сайтов связывания RBP, однако, это не единственный способ, которым она может влиять на АС. Так, для сплайсинга экзона 5 гена сердечного тропонина Т (cTNT) человека требуется связывание белка MBNL1 на 3’-конце предшествующего интрона. MBNL1 связывает часть интрона в форме шпильки (рис. 4Б), тогда как фактор сплайсинга U2AF65 связывает ту же область в одноцепочечном состоянии. Стабилизация локальной структуры в форме шпильки блокирует связывание U2AF65, что не позволяет рекрутировать U2 мяРНП, и экзон пропускается [126]. Еще одним ярким примером является связывание hnRNP F с пре-мРНК, содержащей G-квадруплексы, которое стимулирует включение кассетного экзона в гене CD44. Интересно отметить, что другой регулятор АС, ESRP1, также стимулирует включение альтернативного экзона CD44 независимо от hnRNP F, связываясь с GU-богатым мотивом, частично перекрывающимся с GQ. Это позволяет предположить, что пре-мРНК CD44 находится в равновесии линейной формы и формы GQ, что помогает поддерживать правильное соотношение изоформ АС [70].

 

Рис. 4. Совместное действие вторичной структуры РНК и РНК-белковых взаимодействий. Создание сайта сплайсинга за счет редактирования РНК (A-to-I RNA editing) (А). Связывание РНК-связывающего белка с петлей РНК-структуры (Б). Связывание РНК-связывающего белка с двухцепочечным участком (В)

 

Регуляция АС может происходить за счет RBP-зависимой стабилизации или ослабления вторичной структуры РНК. Например, белки ZFR (zinc-finger RNA-binding protein) и ILF3 образуют гетеродимерные дуплексы с ILF2. Получившиеся комплексы неспецифически связываются с двухцепочечными участками в пре-мРНК, влияя на доступность сайтов сплайсинга и связывание транс-действующих факторов (рис. 4В). Взаимодействие ILF3 и ZFR со структурой РНК влияет на взаимоисключающий выбор экзонов гена ATE1. Было высказано предположение о том, что ZFR и ILF3 участвуют в стабилизации дуплексов РНК во время взаимо­исключающего сплайсинга, хотя точный механизм их действия остается неизвестным [127].

Некоторые RBP регулируют АС, изменяя третичную структуру пре-мРНК. В отличие от РНК-мостов, в этом случае именно белок-белковые, а не комплементарные взаимодействия обеспечивают необходимую для АС конформацию пре-мРНК. Например, гомодимеры белка hnRNPA1, взаимодействуя с расположенными в соседних интронах сайтами, сближают их и выпетливают экзон, приводя к его пропуску [90]. Подобный механизм также характерен для белков hnRNP F/H [128]. Показано также, что hnRNPA1 и hnRNP H могут взаимодействовать друг с другом и с другими белками семейства hnRNP [129]. Сближением далеких участков пре-мРНК объясняют и влияние белка NOVA на сплайсинг, поскольку его сайты связывания часто располагаются в начале интрона и вблизи BPS. Это позволяет предположить, что NOVA связывается с двумя сайтами на концах интрона и образует петлю, сближая 5’ss и BPS [130]. Гомотипические и гетеротипические взаимодействия между RBP, которые сближают удаленные друг от друга участки пре-мРНК, могут быть широко распространенным механизмом регуляции АС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Механизмы регуляции АС структурой РНК и РНК-связывающими белками ранее были описаны независимо друг от друга. Тем не менее, поскольку связывание регуляторов АС может зависеть от структуры РНК и наоборот, образование структуры может зависеть от взаимодействия с регуляторами, мы видим множественные взаимные эффекты. В настоящее время ясно, что структура пре-мРНК участвует в регуляции доступности сайтов связывания факторов сплайсинга, а также способствует образованию конформаций, необходимых для протекания сплайсинга, за счет РНК-мостов и выпетливаний. При этом белковые факторы могут участвовать в модификации последовательности пре-мРНК, организации ее вторичной и третичной структуры, тем самым влияя на протекание сплайсинга. Таким образом, локальные и дальние взаимодействия в структуре пре-мРНК, а также белковые факторы следует рассматривать как неотъемлемые составные части общих регуляторных каскадов.

Авторы выражают благодарности М.А. Власенок, М.В. Петровой и О.А. Донцовой за критические замечания.

Данная работа выполнена при поддержке гранта Министерства науки и образования Российской Федерации (№ 075-10-2021-116).

Об авторах

М. А. Воробьева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: vorobiovamarg@gmail.com
Россия, 119192, Москва

Д. А. Скворцов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: skvortsovDmitryA@gmail.com
Россия, 119192, Москва

Д. Д. Первушин

Сколковский институт науки и технологий

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.pervouchine@skoltech.ru
Россия, 121205, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы