Малые ядрышковые РНК

Малые ядрышковые РНК (мякРНК, англ. snoRNA) — класс малых РНК, участвующих в химических модификациях (метилировании и псевдоуридилировании) рибосомных РНК, а также тРНК и малых ядерных РНК. По классификации MeSH малые ядрышковые РНК считаются подгруппой малых ядерных РНК. мякРНК обычно относят к «гидовым» РНК, однако их нельзя путать с гидовыми РНК, направляющими редактирование РНК у трипаносом.

Модификации, направляемые мякРНК

После транскрипции генов рРНК образующиеся молекулы (называемые пре-рРНК), для того, чтобы превратиться в зрелые рРНК, должны быть подвергнуты серии шагов процессинга. Перед расщеплением эндо- и экзонуклеазами пре-рРНК подвергается комплексным модификациям нуклеозидов. Процессинг включает метилирование и псевдоуридилирование, направленные мякРНК.

• Метилирование — присоединение метильных групп к различным субстратам. рРНК человека содержат приблизительно 115 модификаций, являющихся метилированием. Большая часть таких модификаций — метилирование по 2’O-атому рибозы (где метильная группа соединена с рибозой).^[1]
• Псевдоуридилирование — изомеризация уридина в псевдоуридин (Ψ). Это модификация состоит из поворота уридинового основания на 180º Зрелые рРНК человека содержат около 95 остатков псевдоуридина^[1].

Каждая молекула мякРНК действует в качестве «направляющей» только для одной-двух модификаций целевой РНК. При этом каждая молекула мякРНК связана по меньшей мере с четырьмя молекулами белка, образуя РНК-белковый комплексы, называемые малыми ядрышковыми рибонуклопротеидами (англ. snoRNP). То, какие белки входят в состав комплекса, зависит от типа мякРНК(см. ниже). Молекула мякРНК содержит последовательность из 10-20 нуклеотидов, комплементарную последовательности, в состав которой входит модифицируемый нуклеотид, что позволяет мякРНК специфично связываться с необходимым участком процессируемой рРНК. После связывания мякРНК с процессируемым сайтом белки, входящие в состав комплекса, осуществляют катализ химической модификации основания.

Пример вторичной структуры мякРНК SNORD73(RF00071), относящейся к классу C/D box, взятый из базы данных Rfam

Значение модификаций рРНК

Влияние метилирования и псевдоуридилирования на функции зрелой рРНК изучено недостаточно. Вероятно, модификации не являются необходимыми, но известно, что они несколько улучшают укладку РНК и взаимодействие с рибосомными белками. При этом модификации расположены исключительно в консервативных и функционально важных доменах рРНК и схожи у эволюционно удалённых групп эукариот.^[2].

1. 2'-O-метилирование рибозы стабилизирует 3'-эндо-конформацию.
2. Псевдоуридин (Ψ) по сравнению с уридином имеет дополнительную возможность для образования водородных связей.
3. Сильно метилированная РНК защищена от гидролиза. (англ. rRNA acts as a ribozyme by catalyzing its own hydrolysis and splicing).

Организация в составе генома

Большая часть генов мякРНК позвоночных расположены в интронах генов, кодирующих белки, вовлечённые в сборку рибосом или трансляцию. Гены мякРНК транскрибируются РНК-полимеразой II типа, но могут и транскрибироваться с собственных промоторов, РНК-полимеразой II или III типа.

Другие функции

Недавно было обнаружено, что мякРНК имеют функции, не связанные с рРНК. Одна из таких функций состоит в регуляции альтернативного сплайсинга транс-транскриптов, осуществляемой мякРНК под названием HBII-52 (SNORD115).^[3]

Примечания

1. Maden B. E., Hughes J. M. Eukaryotic ribosomal RNA: the recent excitement in the nucleotide modification problem (англ.) // Chromosoma : journal. — 1997. — Vol. 105, no. 7—8. — P. 391—400. — PMID 9211966.
2. Bachellerie, JP; Cavaille J., Huttenhofer A. The expanding snoRNA world (англ.) // Biochimie^[англ.] : journal. — 2002. — Vol. 84. — P. 775—790. — doi:10.1016/S0300-9084(02)01402-5. — PMID 12457565.
3. Kishore S., Stamm S. The snoRNA HBII-52 regulates alternative splicing of the serotonin receptor 2C (англ.) // Science : journal. — 2006. — Vol. 311, no. 5758. — P. 230—231. — doi:10.1126/science.1118265. — PMID 16357227.