Mikroprosessorkompleks - Microprocessor complex
Den mikroprosessor-komplekset er et proteinkompleks som er involvert i de tidlige stadier av behandlingen mikroRNA (miRNA) og RNA-interferens (RNAi) i dyreceller. Komplekset er minimal sammensatt av ribonuklease enzymet drosha og det dimere RNA-bindende protein DGCR8 (også kjent som Pasha i ikke-humane dyr), og spalter primære miRNA substrater til å forhånds miRNA i cellekjernen . Mikroprosessor er også den minste av de to multiproteinkompleksene som inneholder human Drosha .
Sammensetning
Mikroprosessorkomplekset består minimalt av to proteiner: Drosha , et ribonuklease III -enzym ; og DGCR8 , et dobbeltstrenget RNA- bindende protein . (DGCR8 er navnet som brukes i pattedyrgenetikk, forkortet fra " DiGeorge syndrom kritisk region 8"; det homologe proteinet i modellorganismer som fluer og ormer kalles Pasha , for Pa rtner of Dro sha .) Støkiometrien til det minimale komplekset var på et tidspunkt eksperimentelt vanskelig å bestemme, men det har vist seg å være en heterotrimer av to DGCR8 -proteiner og ett Drosha.
I tillegg til de minimale katalytisk aktive mikroprosessorkomponentene, kan andre kofaktorer som DEAD -boks -RNA -helikaser og heterogene kjernefysiske ribonukleoproteiner være tilstede i komplekset for å formidle aktiviteten til Drosha . Noen miRNA -er behandles av mikroprosessor bare i nærvær av spesifikke kofaktorer.
Funksjon
Ligger i cellekjernen , spalter mikroprosessorkomplekset primært miRNA (pri-miRNA), vanligvis minst 1000 nukleotider langt, til forløper miRNA (pre-miRNA). Dens to underenheter er bestemt som nødvendige og tilstrekkelige for mekling av utviklingen av miRNA fra pri-miRNA-ene. Disse molekylene på rundt 70 nukleotider inneholder en stamme-sløyfe eller hårnålestruktur. Pri-miRNA- substrater kan avledes enten fra ikke-kodende RNA- gener eller fra introner . I sistnevnte tilfelle er det tegn på at mikroprosessorkomplekset interagerer med spliceosomet og at pri-miRNA-behandlingen skjer før spleising .
Mikroprosessorspaltning av pri-miRNA forekommer vanligvis ko- transkripsjonelt og etterlater et karakteristisk RNase III enkeltstrenget overheng av 2-3 nukleotider, som fungerer som et gjenkjennelseselement for transportproteinet exportin-5 . Forhånds mirnas blir eksportert fra kjernen til cytoplasma i en RanGTP -avhengig måte og bearbeides videre, vanligvis ved den endoribonuclease enzymet dicer .
Hemin åpner for økt behandling av pri-miRNA gjennom en indusert konformasjonsendring av DGCR8-underenheten, og forbedrer også DGCR8s bindingsspesifisitet for RNA. DGCR8 gjenkjenner veikryssene mellom hårnålestrukturer og enkeltstrenget RNA og tjener til å orientere Drosha for å spalte rundt 11 nukleotider vekk fra kryssene, og forblir i kontakt med pri-miRNAene etter spaltning og dissosiasjon av Drosha.
Selv om det store flertallet av miRNA -er behandles med mikroprosessor, er et lite antall unntak kalt mirtrons blitt beskrevet; Dette er veldig små introner som, etter spleising, har passende størrelse og stamme-sløyfestruktur for å fungere som et pre-miRNA. Behandlingsveiene for mikroRNA og for eksogent avledet lite interfererende RNA konvergerer på punktet for Dicer -prosessering og er stort sett identiske nedstrøms. Bredt definert utgjør begge veier RNAi . Det er også funnet at mikroprosessor er involvert i ribosomal biogenese spesielt i fjerning av R-sløyfer og aktivering av transkripsjon av ribosomalt proteinkodende gener.
Regulering
Genregulering av miRNA er utbredt i mange genomer -etter noen anslag er mer enn 60% av humane proteinkodende gener sannsynligvis regulert av miRNA, selv om kvaliteten på eksperimentelle bevis for miRNA-målinteraksjoner ofte er svak. Fordi behandling av mikroprosessor er en viktig determinant for miRNA -overflod, er mikroprosessoren i seg selv et viktig mål for regulering.
Både Drosha og DGCR8 er underlagt regulering av post-translasjonelle modifikasjoner som modulerer stabilitet, intracellulær lokalisering og aktivitetsnivå. Aktivitet mot bestemte substrater kan reguleres av ytterligere proteinkofaktorer som interagerer med mikroprosessorkomplekset. Sløyfeområdet til pri-miRNA-stamsløyfen er også et gjenkjennelseselement for regulatoriske proteiner, som kan opp- eller nedregulere mikroprosessorbehandling av de spesifikke miRNAene de målretter mot.
Mikroprosessoren selv er automatisk regulert av negativ tilbakemelding gjennom tilknytning til en pri-miRNA-lignende hårnålestruktur som finnes i DGCR8 mRNA, som ved spaltning reduserer DGCR8- uttrykk. Strukturen i dette tilfellet ligger i et ekson og fungerer neppe i seg selv som miRNA i seg selv.
Utvikling
Drosha deler en slående strukturell likhet med nedstrøms ribonuklease Dicer , noe som tyder på et evolusjonært forhold, selv om Drosha og relaterte enzymer bare finnes hos dyr mens Dicer -slektninger er vidt distribuert, inkludert blant protozoer . Begge komponentene i mikroprosessorkomplekset er bevart blant de aller fleste metazoaner med kjente genomer. Mnemiopsis leidyi , en ctenophore , mangler både Drosha og DGCR8 homologer, så vel som gjenkjennelige miRNA, og er den eneste kjente metazoen uten påviselig genomisk bevis for Drosha . Hos planter er miRNA -biogeneseveien noe annerledes; verken Drosha eller DGCR8 har en homolog i planteceller, hvor det første trinnet i miRNA -prosessering vanligvis utføres av en annen nukleær ribonuklease , DCL1 , en homolog av Dicer .
Det har blitt foreslått basert på fylogenetisk analyse at nøkkelkomponentene i RNA -interferens basert på eksogene substrater var tilstede i eukaryoten til forfedre , sannsynligvis som en immunmekanisme mot virus og transponerbare elementer . Utarbeidelse av denne veien for miRNA-mediert genregulering antas å ha utviklet seg senere.
Klinisk signifikans
Involvering av miRNA i sykdommer har ført til at forskere har blitt mer interessert i rollen som flere proteinkomplekser, som mikroprosessor, som har evnen til å påvirke eller modulere funksjonen og uttrykket til miRNA. Mikroprosessor komplekse komponent, DGCR8, påvirkes gjennom mikro sletting av 22q11.2 , en liten del av kromosom 22 . Denne slettingen forårsaker uregelmessig behandling av miRNA som fører til DiGeorge syndrom .
