Białka SR

Białka SR – konserwatywna rodzina białek, które biorą udział w splicingu RNA poprzez swoją rolę w aktywacji spliceosomu i dalszych etapach splicingu[1]. Swoją nazwę zawdzięczają występowaniu w ich sekwencji aminokwasowej wielokrotnych powtórzeń dipeptydu seryna-arginina (których standardowe skróty to odpowiednio: "S" i "R").

Białka SR zostały odkryte w latach 90. XX wieku u muszek owocówek (Drosophila) i w oocytach płazów, a później u ludzi. Ogólnie rzecz biorąc, organizmy zwierzęce wydają się być wyposażone w białka SR, a organizmy jednokomórkowe nie.

Budowa i funkcja białek SR

Białka SR są zbudowane z ok. 200-600 reszt aminokwasowych i posiadają dwie charakterystyczne domeny: motyw rozpoznawania RNA (RRM, z ang. RNA Recognition Motif) i C-terminalnej domeny RS (w której występują dimerowe powtórzenia seryna-arginina)[2].

Białka SR częściej znajdują się w jądrze komórkowym niż w cytoplazmie, ale jest kilka białek SR, które kursują między jądrem a cytoplazmą. Białka z tej rodziny biorą udział w takich procesach jak: konstytutywny i alternatywny splicing pre-mRNA, translacja mRNA oraz w wielu procesach post-transkrypcyjnych, takich jak: jądrowy eksport mRNA. Tą uniwersalność umożliwia budowa tych białek, dzięki której mogą jednocześnie oddziaływać z RNA jak i innymi białkami.

Występowanie białek SR

Białka z tej rodziny występują u wszystkich kręgowców i części niższych Eukaryota. Białka SR są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych białek w świecie roślin i zwierząt. Zachowawczość białek SR wynosi ok. 90%, sugerując ich bardzo wysoką, ewolucyjną konserwowalność i ważne znaczenie dla organizmów żywych[3].

Są obecne u drożdży rozszczepkowych (Schizosaccharomyces pombe), ale brak ich u drożdży pączkujących (Saccharomyces cerevisiae), które posiadają inne białka podobne do białek SR tzw. SR-like protein, które są zaangażowane w metabolizm pre-mRNA. Brak występowania typowych białek SR u tych drożdży tłumaczy się brakiem alternatywnego splicingu[potrzebny przypis].

Fosforylacja białek SR

Fosforylacja i de-fosforylacja seryny w domenie RS białek SR odgrywa kluczową rolę w regulacji splicingu i może wpływać na lokalizację białek SR oraz na ich udział w translacji i transporcie mRNA z jądra komórkowego do cytoplazmy. Przykładem takiego białka jest ludzkie białko SRSF1, a także ludzkie białka SRSF3 i SRSF7, które przemieszczają się pomiędzy jadrem komórkowym a cytoplazmą. W tym celu łączą się z receptorem TAP/NFX1 w jądrze komórkowym, do czego niezbędna jest fosforylacja ich niektórych seryn w domenie RS[4].

Znane są cztery rodziny kinaz, których przedstawiciele fosforylują białka SR: SRPK[5], Clk/Sty[6], cdc2/p34[7] i topoizomeraza I[8]. Przy czym w przypadku dwóch pierwszych znany jest szczegółowy mechanizm fosforylacji dla SRSF1.

Udział białek SR w splicingu

Funkcja jaką białka SR pełnią w splicingu można podzielić na tę zależną od eksonów i niezależną[9]. Funkcja zależna od eksonów widoczna jest podczas tworzenia kompleksu E, kiedy w procesie zwanym definiowaniem eksonów oddziałując z miejscem ESE (z ang.: exsonic splicing enhacer) na eksonie oraz U1 i U2 nRNP na sąsiednich intronach, udział białka SR uniemożliwia pominięcie eksonu. Mogą też hamować działanie inhibitorów w miejscach ESE na tym samym eksonie (inhibitory splicingu zachowują się odwrotnie od opisanego zachowania dla białek SR).Funkcją niezależną jest uczestnictwo w interakcjach pomiędzy białkowymi czynnikami splicingowymi. Najbardziej znane to organizacja kompleksu B i C w procesie splicingu, gdzie białka SR rekrutują kompleks U4/U6●U5 tri-snRNP do spliceosomu i umożliwiają przeprowadzenie wycięcia intronu[9][10][11].

Podczas alternatywnego splicingu oprócz dwóch w/w funkcji dochodzi trzeci: rozpoznawanie sub-optymalnych traktów pirymidynowych w intronach i wiązanie się do nich. Związanie białka SR do w/w sekwencji powoduje rekrutację czynnika splicingowego U2AF do położonego obok traktu pirymidynowego, który dla intronów odznaczających się małym powinowactwem do U2AF jest niewidoczny. Brak takiego wiązania, powoduje nierozpoznanie końca 3’ intronu, a co za tym idzie rozpoznawany jest kolejny koniec 3’ i błędnie wycinamy dwa introny przedzielone eksonem[9][10][11].

Regulacje splicingu przez białka SR jest bardziej skomplikowany i zależny od fosforylacji.

Przypisy

  1. ↑ Dariusz Jan Smoliński, Bogdan Wróbel, Krzysztof Zienkiewicz, Janusz Niedojadło. Organizacja systemu splicingowego w komórkach linii generatywnej. „Kosmos. Problemy nauk biologicznych”. 52 (4), s. 481-493, 2003. 
  2. ↑ YingqunY. Huang YingqunY. i inni, SR splicing factors serve as adapter proteins for TAP-dependent mRNA export, „Molecular Cell”, 11 (3), 2003, s. 837–843, DOI: 10.1016/S1097-2765(03)00089-3, PMID: 12667464 .
  3. ↑ A.M.A.M. Zahler A.M.A.M. i inni, Distinct functions of SR proteins in alternative pre-mRNA splicing, „Science”, 260 (5105), 1993, s. 219–222, DOI: 10.1126/science.8385799, PMID: 8385799 .
  4. ↑ GourisankarG. Ghosh GourisankarG., Joseph A.J.A. Adams Joseph A.J.A., Phosphorylation mechanism and structure of serine-arginine protein kinases, „The FEBS journal”, 278 (4), 2011, s. 587–597, DOI: 10.1111/j.1742-4658.2010.07992.x, PMID: 21205204, PMCID: PMC3079193 .
  5. ↑ IW. Mattaj. RNA processing. Splicing in space.. „Nature”. 372 (6508). s. 727-8. DOI: 10.1038/372727a0. PMID: 7527909. 
  6. ↑ K.K. Colwill K.K. i inni, The Clk/Sty protein kinase phosphorylates SR splicing factors and regulates their intranuclear distribution, „The EMBO journal”, 15 (2), 1996, s. 265–275, DOI: 10.1002/j.1460-2075.1996.tb00357.x, PMID: 8617202, PMCID: PMC449941 .
  7. ↑ Y.Y. Okamoto Y.Y. i inni, cdc2 kinase-mediated phosphorylation of splicing factor SF2/ASF, „Biochemical and Biophysical Research Communications”, 249 (3), 1998, s. 872–878, DOI: 10.1006/bbrc.1998.9247, PMID: 9731229 .
  8. ↑ J.J. Soret J.J., J.J. Tazi J.J., Phosphorylation-dependent control of the pre-mRNA splicing machinery, „Progress in Molecular and Subcellular Biology”, 31, 2003, s. 89–126, DOI: 10.1007/978-3-662-09728-1_4, PMID: 12494764 .
  9. ↑ a b c Peter J.P.J. Shepard Peter J.P.J., Klemens J.K.J. Hertel Klemens J.K.J., The SR protein family, „Genome Biology”, 10 (10), 2009, s. 242, DOI: 10.1186/gb-2009-10-10-242, PMID: 19857271, PMCID: PMC2784316 .
  10. ↑ a b B.R.B.R. Graveley B.R.B.R., Sorting out the complexity of SR protein functions, „RNA”, 6 (9), 2000, s. 1197–1211, PMID: 10999598, PMCID: PMC1369994 .
  11. ↑ a b Jennifer C.J.C. Long Jennifer C.J.C., Javier F.J.F. Caceres Javier F.J.F., The SR protein family of splicing factors: master regulators of gene expression, „The Biochemical Journal”, 417 (1), 2009, s. 15–27, DOI: 10.1042/BJ20081501, PMID: 19061484 .