Факторы сплайсинга: разнообразие, строение и функции

Существует множество факторов сплайсинга, весьма разнообразных по своим строению и функциям. Однако есть несколько факторов, которые используются чаще всего и в большем количестве.

1. Богатый серином и аргинином фактор сплайсинга 1 (SRSF1), также известный как фактор альтернативного сплайсинга 1 (ASF1), пре-мРНК-сплайсинг-фактор SF2 (SF2) или ASF1 / SF2, представляет собой белок, который у человека кодируется геном SFRS1. (Kim D.J. et al, 2009) Этот ген находится на хромосоме 17. (Krainer A.R. et al, 1990).

ASF / SF2 необходим для прохождения всех реакций сплайсинга и влияет на выбор сплайс-сайта в зависимости от концентрации. В результате его работы может происходить альтернативный сплайсинг. (Zuo P., Manley J.L., 1993) ASF/SF2 также является посредником пост-сплайсинговых преобразований (экспорт к ядру и трансляция мРНК). (Michlewski G. et al, 2008).

ASF / SF2 является SR-белком и содержит два функциональных модуля. В регионе, богатом серином и аргинином (RS-домен), происходит основная часть регулирования. С помощью двух мест распознавания РНК (РРС) ASF / SF2 взаимодействует с РНК и другими факторами сплайсинга. (Hagopian J.C. et al, 2008).

ASF / SF2 требуется для распознавания и отбора 5'-сплайс-сайта и способен различать криптические и достоверные сайты сплайсинга. Последующее образование лариата в течение первого этапа сплайсинга также происходит в присутствии ASF / SF2. (Krainer A.R. et al, 1990) Он способствует направлению U1 к 5'-сайтусплайсинга и образованию cвязи между 5'- и 3'-сплайс-сайтами. (Li X., Manley J.L., 2005).

ASF / SF2 также ассоциируется с U2. (Masuyama K. et al, 2007) Во время реакции ASF / SF2 способствует использованию интронов проксимальных участков и затрудняет использование интронов дистальных участков, влияя на процесс альтернативного сплайсинга.

Различные концентрации ASF / SF2 являются механизмом регулирования альтернативного сплайсинга. Его действие приводит к образованию различных количеств продукции. Регуляция происходит путем прямых или косвенных связываний с экзонными усилителями сплайсинга (ESE). (Zhang X. et al, 2008).

Этот фактор сплайсинга может фосфорилироваться по серинам в своем RS-домене особой SR-протеинкиназой, SRPK1, которая избирательно фосфорилирует до двенадцати серинов через направленный механизм, двигаясь от С-конца к N-концу. Мульти-фосфорилирование направляет ASF / SF2 к ядру, воздействуя на количество белок-белковых взаимодействий, связанных со сплайсингом. (Hagopian J.C. et al, 2008) Степень функционирования этого фактора зависит от его фосфорилированности. Последовательное фосфорилирование и дефосфорилирование помечает места переходов между этапами в процессе сплайсинга. (Cao W. et al, 1997).

ASF / SF2 участвует в регуляции геномной стабильности. Считается, что РНК-полимераза набирает ASF / SF2 для растущих РНК-транскриптов, чтобы препятствовать образованию мутагенных ДНК. Таким образом, ASF / SF2 защищает клетки от вредного воздействия самого процесса транскрипции. (Li X., Manley J.L., 2005) Он также участвует в реализации клеточных механизмов, препятствующих пропуску экзонов и обеспечивающих точное прохождение сплайсинга. (Krainer A.R. et al, 1990).

ASF / SF2 может выступать в качестве онкопротеина. (Hagopian J.C. et al, 2008) Он контролирует сплайсинг различных генов-супрессоров опухолевого роста и киназ, которые способны преобразоваться путем альтернативного сплайсинга в онкогенные изоформы. (Karni R. et al, 2007) Таким образом, ASF / SF2 является важной мишенью для лечения онкозаболеваний. (Hagopian J.C. et al, 2008).

ASF / SF2 участвует в репликации ВИЧ-1. Для развития этот вирус нуждается в равновесии сплайсированных и несплайсированных форм его вирусной ДНК. Действие ASF / SF2 в репликации ВИЧ-1 является потенциальной мишенью для ВИЧ-терапии. (Tange T.Ш., Kjems J., 2001).

Рисунок 3.1 Строение ASF / SF2

• 2. Диспецифичная протеинкиназа CLK1 — фермент, кодируемый геном CLK1 у человека. Этот ген кодирует член семейства CDC2 (или Lammer) — диспецифичных белковых киназ. В ядре клетки кодируемый белок фосфорилирует SR-белки, участвующие в процессинге пре-мРНК и переносит их в нуклеоплазму. Выбор сайтов сплайсинга во время обработки пре-мРНК может регулироваться концентрацией в том числе SR-белков. Таким образом, кодируемый белок может играть косвенную роль в управлении выбором сайтов сплайсинга. (Talmadge CB et al, 1998) CLK1 работает и на серин-треониновом, и на тирозинсодержащем субстрате. Она фосфорилирует SR-белки сплайсосомного комплекса и участвует в сети регуляторных механизмов, позволяющих этим белкам контролировать процесс сплайсинга. (Moeslein F.M. et al, 1998).
• 3. Фактор сплайсинга U2AF1(малая субъединица U2AF) — белок, кодируемый у человека геном U2AF1. Этот ген принадлежит к SR-семейству. U2-ауксиллярный фактор (U2AF) включает в себя большую и малую субчастицы. Его малая субъединица требуется для прикрепления snRNPU2 к точке разветвления пре-мРНК. Эта частица играет важную роль в каноническом и энхансер-зависимом сплайсинге, действуя на связи между большой субъединицей и белком, прикрепленным к энхансеру. Были идентифицированы различные ееизоформы, образующиеся путем альтернативного сплайсинга. (Lalioti M.D. et al, 1997)
• 4. U2AF2 (большая субъединица U2AF) — белок, кодируемый геном U2AF2.

Большая субъединица содержит последовательность-зависимый связывающий РНК регион с тремя мотивами распознавания РНК и RS-доменом, необходимыми для сплайсинга. U2AF2 прикрепляется к полипиримидиновой последовательности интронов в начале процесса образования сплайсосомы.

Вместе большая и малая субъединицы принимают участие в прикреплении snRNP U2 к точке разветвления пре-мРНК. (Lalioti M.D. et al, 1997).

Рисунок 3.2 Строение U2AF.

5. Серин-треониновая протеинкиназа SRPK1 — кодируемый геном SRPK1 фермент человека.

Этот ген кодирует протеинкиназы, специфичные для SR-семейства факторов сплайсинга. Белок расположен в ядре и цитоплазме. Считается, что он регулирует процесс канонического и альтернативного сплайсинга путем изменения внутриклеточного расположения факторов сплайсинга.

Некоторые формы онокозаболеваний являются VEGF-зависимыми. SRPK1 путем фосфорилирования способен активировать фактор сплайсинга VEGF. Ингибиторы SRPK1 могут быть внедрены в качестве средства для лечения рака простаты. (Gui J.F. et al, 1994).