Bio

In den frühen Stadien des prä-mRNA Spleißens ist die präzise Erkennung und die Paarung der Spleißstellen von zentraler Bedeutung. In höheren Eukaryonten wurde vor einiger Zeit das weniger abundante U12-abhängige Spleißosom identifiziert, welches die Entfernung einer seltenen Klasse von prä-mRNA Introns katalysiert. Obgleich die Spleißkatalyse ähnlich der des U2-abhängigen Spleißosoms verläuft, deuten generelle Unterschiede in den frühen Schritten der Spleißosomenbildung, sowie in der Proteinzusammensetzung der beteiligten Komponenten auf unterschiedliche Mechanismen für die Erkennung und die Paarung der Spleißstellen hin. Im U2-abhängigen Spleißosom assoziieren das U1 und das U2 snRNP schrittweise mit der prämRNA. Die Erkennung und Bindung der 5’-Spleißstelle durch das U1 snRNP wird dabei essentiell durch die spezifischen Proteine U1-70K und U1-C unterstützt. Zusammen mit nicht-snRNP Proteinen wird über dem Intron eine molekulare Brücke gebildet, die die Paarung der Spleißstellen einleitet und die nach der Assoziation des U2 snRNPs vollendet wird. Im Gegensatz dazu binden U11 und U12 im U12-abhängigen Spleißosom in Form eines stabilen di-snRNPs an die prä-mRNA, wodurch die Erkennung der Spleißstellen simultan erfolgt. Die molekulare Brücke ist somit bereits vorformiert und wird sehr wahrscheinlich durch U11/U12-spezifische Proteine vermittelt. Um unser Verständnis von den generellen Mechanismen dieser Prozesse im U12-abhängigen Spleißosom zu erweitern, wurde im Rahmen dieser Arbeit die molekulare und funktionelle Charakterisierung der Proteine 20K, 35K und 65K vorgenommen. Diese U11/U12-spezifischen Proteine teilen signifikante Homologien mit den Proteinen U1-C, U1-A und U1-70K. Daher war es von besonderem Interesse zu sehen, ob sie analoge Funktionen übernehmen. In höheren Eukaryonten werden die Introns der Kern-mRNAs durch einen großen 60 S-Komplex erkannt und entfernt. Dieses Spleißosom besteht aus fünf snRNAs (small nuclear RNAs) und assoziierten Proteinen. Die Ribonucleoprotein-Komplexe werden auch snRNP oder snurps genannt (snRNP U1, U2, U4, U5 und U6). Die snRNPs spielen eine noch nicht vollständig verstandene Rolle bei bestimmten Autoimmunerkrankungen. So sind Auto-Antikörper (antiSm und antiRNP) bei Patienten mit systemischen Lupus erythromatosus (SLE) und beim Bindegewebserkrankungssyndrom (mixed connective tissue disease, MCTD) nachgewiesen worden (s. Habets et al. (1985)). Das U3-snRNP ist an der rRNA-Prozessierung beteiligt. Dies konnte experimentell an Xenopus laevis - Oocyten (Krallenfrosch-Eizellen) gezeigt werden, indem deren endogene U3 snRNA durch Verwendung von Antisense-Oligonucleotiden unterbrochen wurde. In Xenopus laevis sind zwei rRNA-Prozessierungswege identifiziert worden, die als Pfad A und B bezeichnet werden. Im Reaktionsweg A wird aus einer prä-rRNA zunächst eine 40 S-rRNA-Vorstufe gebildet, die anschließend in 20 S und 32 S-Intermediate übergehen. Hieraus entstehen dann aus dem 20 S-Intermediat die reife 18 S rRNA und aus der 32 S-Zwischenstufe die 5,8 und 28 S rRNAs. Experimentelle Befunde aus unabhängigen Studien an Mauszell-Extrakten bestätigen die Rolle der U3 snRNA bei den ersten Schritten der präribosomalen rRNA-Prozessierung. Gewebsspezifische Spleißosom-Varianten ermöglichen das alternative Spleißen einer mRNA in verschiedenen Geweben. Auch die relative Konzentration einiger Spleiß-Faktoren in der Zelle kann einen Einfluss darauf haben, welche der möglichen alternativen Spleiß-Stellen vom Spleißosom erkannt werden. Nicht alle Introns werden von Spleißosomen entfernt: Bei niederen Eukaryonten und den mitochondrialen Genen von Pilzen kommt auch Selbst-Spleißen vor, d.h. die RNA hat hier katalytische Aktivität Die codierenden Bereiche der eukaryontischen DNA (Exons) sind immer wieder durch so genannte Introns unterbrochen. Diese nicht-codierenden Bereiche werden zunächst auch transkribiert, d.h. in mRNA übersetzt, müssen aber später aus der Prä-mRNA durch RNA-Spleißen wieder entfernt werden, bevor diese mRNA als reife mRNA vom Kern ins Cytoplasma der Zelle transportiert wird. Für das RNA-Spleißen wird ein Spleißosom (engl.spliceosome) gebildet, das an die Spleiß-Stellen bindet und Donor und Akzeptor zusammenbringt.
19.3.09 12:04
 


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