Учёные раскрыли ключевой механизм сплайсинга пре-мРНК

Новое исследование под руководством учёных из Медицинской школы Университета Колорадо проливает свет на механизм ключевого клеточного процесса — сплайсинга пре-мРНК.

Суть процесса

  • Пре-мРНК (прекурсор-матричная РНК) содержит как кодирующие белок участки (экзоны), так и некодирующие (интроны).
  • Сплайсосома — гигантский белково-РНК комплекс — вырезает интроны и сшивает экзоны, формируя зрелую мРНК для синтеза белка.

Важность исследования

Нарушения сплайсинга лежат в основе множества заболеваний.

"Аберрантный сплайсинг способствует как минимум 30 процентам человеческих генетических расстройств и вызывает многие другие болезни, такие как рак", — говорит ведущий автор исследования, профессор Руи Чжао.

Метод и открытие

В исследовании, опубликованном 4 сентября в Nature, учёные использовали метод крио-ЭМ (криогенной электронной микроскопии) для получения структур с почти атомарным разрешением.

  • Они изучили структуру E-комплекса сплайсосомы дрожжей, собранного на интронах.
  • Эти структуры впервые показывают самое раннее событие в цикле сплайсинга, которое "обязывает" пре-мРНК к сплайсингу.

Научная значимость

До сих пор оставались нерешёнными фундаментальные вопросы:

  1. Как именно определяются границы интронов и экзонов.
  2. Как образуются круговые РНК в процессе обратного сплайсинга. Авторы предложили единую модель, объясняющую все три явления (определение интрона, определение экзона и обратный сплайсинг) без необходимости привлекать разные сплайсосомы для каждого процесса. Модель подтверждена биохимическими экспериментами.

Контекст и перспективы

"Сплайсинг пре-мРНК необходим для экспрессии генов у всех эукариот. У млекопитающих в среднем 95 процентов нуклеотидов в первичном транскрипте гена, кодирующего белок, — это интроны. Даже ошибка в один нуклеотид может иметь катастрофические последствия", — отмечает Чжао.

Исследование, проведённое на дрожжевом E-комплексе, применимо ко всем эукариотам. Оно закладывает основу для новых экспериментов по пониманию механизма и регуляции сплайсинга.