Учёные раскрыли сборку критически важной молекулярной машины, удаляющей некодирующую информацию из генов

Новое исследование группы Галея из EMBL в Гренобле приближает понимание процесса удаления некодирующих сегментов (интронов) из предшественников матричной РНК (пре-мРНК) перед синтезом белка — процесса, известного как сплайсинг пре-мРНК.

Сплайсинг катализируется крупной динамической молекулярной машиной — сплайсосомой. Она идентифицирует начало и конец каждого кодирующего сегмента (экзона) и точно соединяет их. Любые ошибки в этом процессе могут иметь серьёзные последствия для экспрессии генов.

"Многочисленные генетические нарушения связаны напрямую или косвенно либо с мутациями в компонентах сплайсосомы, либо в последовательностях, которые она распознаёт. Исследование сплайсинга пре-мРНК имеет огромное медицинское значение", — отметил Войтек Галей, руководитель группы в EMBL Гренобль.

Сплайсосома состоит из более чем 100 белков и пяти молекул РНК, собранных в пять основных строительных блоков — малые ядерные рибонуклеопротеиновые частицы (snRNP, "снёрпы").

Изучение ключевого строительного блока

Исследователи изучили структуру одного из промежуточных звеньев сборки сплайсосомы — 20S U5 snRNP. Это предшественник крупнейшего блока сплайсосомы — три-snRNP комплекса, который образуется при взаимодействии трёх snRNP: U4, U5 и U6.

Учёные очистили образец 20S U5 snRNP непосредственно из человеческих клеток и визуализировали его с помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ). Интерпретировать данные помогла система прогнозирования структуры белков на основе искусственного интеллекта AlphaFold2.

Открытие молекулярного "шаперона"

Исследование выявило, что белок CD2BP2 в составе три-snRNP комплекса действует как молекулярный "шаперон". Он помогает белковым компонентам комплекса правильно собраться. Этот белок присутствует только в предшествующей форме комплекса и покидает его, как только он достигает зрелого состояния.

Для проверки функции CD2BP2 команда использовала технологию редактирования генов CRISPR-Cas9 для создания клеточных линий, лишённых этого белка. При поддержке Протеомного центра в EMBL Гейдельберг учёные обнаружили, что в отсутствие CD2BP2 snRNP производятся менее эффективно из-за потенциального "затора" на пути их сборки.

"Мы начали этот проект более пяти лет назад. Огромное удовлетворение — видеть, как окончательные результаты складываются воедино", — сказал Галей.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.