Регуляция генов: Конформационные изменения для точного разрезания

Перед тем как РНК-копии генов могут программировать синтез белка, некодирующие участки (интроны) удаляются сплайсосомой. Исследователи из Мюнхена сообщают, что различные конформации одного из белков этого молекулярного комплекса играют ключевую роль в процессе.

Сплайсинг пре-мРНК, включая альтернативный сплайсинг, — важный этап посттранскрипционной регуляции генов. Все операции сплайсинга выполняет сложная молекулярная машина в ядре клетки — сплайсосома. Исследователи под руководством профессора Дона Ламба (LMU) и профессора Михаэля Заттлера (Helmholtz Zentrum München и TUM) показали, что различные структурные конфигурации белка, необходимого для сборки сплайсосомы на пре-мРНК, критически влияют на эффективность сплайсинга.

Ключевая роль U2AF

Сплайсосома человека состоит из множества субъединиц, которые должны собраться на пре-мРНК в определённой последовательности. Специфичность связывания отдельных субъединиц важна как для сборки, так и для функции сплайсосомы.

«Изученный нами фактор сборки, называемый U2 Auxiliary Factor (U2AF), критически важен для правильного распознавания сайтов сплайсинга на одном из концов интронов», — говорит Лена Фойтенберг, первый автор статьи.

Динамическая конформация

U2AF состоит из двух разных субъединиц. В свободной форме большая субъединица представляет собой высокодинамичный белок, что было продемонстрировано с помощью микроскопии одиночных молекул. Эксперименты с использованием ЯМР-спектроскопии, проведённые в Баварском центре ЯМР, предоставили дополнительную информацию о структуре и конформационной динамике U2AF.

«Мы обнаружили, что большая субъединица быстро переключает свою конформацию с открытой на закрытую структуру в масштабах времени от микро- до миллисекунд», — объясняет Фойтенберг.

Механизм регуляции

Только открытая форма может связываться с РНК. Более того, доля молекул в этой конформации зависит от относительного сродства доступных последовательностей РНК к субъединице. Последовательности с высоким сродством имеют более высокую вероятность быть распознанными и вырезанными, чем последовательности с низким сродством.

Результаты исследования позволяют предположить, что различные структурные конформации большой субъединицы U2AF служат для регуляции эффективности сплайсинга на разных сайтах. Это, в свою очередь, влияет на то, как пре-мРНК разрезаются и сшиваются, что определяет не только структуру конечного белка, но и скорость его синтеза.