Поли(А)-связывающий белок
Поли(А)-связывающий белок — белок, принадлежащий к высококонсервативному классу РНК-связывающих белков эукариот, которые специфически узнают гомополимерную полиадениловую последовательность, присутствующую на 3'-конце большинства эукариотических мРНК, так называемых, поли(А)-связывающих белков (PABPs, poly(A)-binding proteins).
PABPs играют важную роль в различных клеточных процессах, благодаря тому, что могут связываться с многими белками-партнёрами и почти со всеми мРНК клетки, при этом не обладают собственной каталитической активностью[1].
Значение[править]
.gif)
Поли(А)-связывающие белки были открыты практически одновременно с открытием поли(А) хвостов мРНК[2]. Первоначало предполагалось, что основная функция белков — защита мРНК от деградации. Позже было установлено, что PABPs участвуют во многих клеточных процессах, сопровождают мРНК на протяжении всей её жизни. В ядре клетки белки присоединяются к поли(А)-хвосту мРНК, определяют его длину, участвуют в транспорте мРНК в цитоплазму, определяя их дальнейшую судьбу (разрушение или последующая трансляция). Оценивая условия роста клетки, регуляторные последовательности в мРНК, PABPs участвуют в определении времени жизни мРНК. PABPs способны связываться с вирусными РНК, участвовать в трансляции и репликации ряда вирусов[1].
Разнообразие[править]
Организмы характеризуются большим разнообразием PABPs[2]. Поли(А)-связывающие белки известны у беспозвоночных животных[3]. У домовой мыши (Mus musculus) описаны два белка, у гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) — три, у арабидопсиса (Arabidopsis thaliana) — восемь[1]. У дрожжей известен как минимум один цитоплазматический белок (Pab1)[2]. У человека известно семь белков, принадлежащих к разным группам: цитоплазматические (PABPC1, PABPC3, PABPC4, PABPC4L), эмбриональные (ePABP или PABPC1L), ядерные (PABPN1) и PABPC5, кодируемый X-хромосомой. PABPC1 и PABPN1 являются наиболее хорошо изученными белками[1]. PABC1 распространён в разных типах клеток млекопитающих[2].
Особенности строения[править]
Поли(А)-связывающие белки различаются по длине, доменной организации и гомологии аминокислотной последовательности. Для цитоплазматических белков, в отличие от других групп, характерно присутствие четырёх РНК-связывающих мотивов в N-концевой части. В С-концевой части некоторых таких белков имеется спиральный домен, состоящий из пяти α-спиралей. Для ядерного белка характерен лишь один РНК-связывающий мотив. На N-конце имеется кластер отрицательно заряженных аминокислот, на С-конце — аргинин-богатая последовательность. С помощью РНК-связывающих мотивов поли(А)-связывающие белки взаимодействуют с РНК. Два РНК-связывающих мотива необходимы для эффективного связывания с поли(А)-последовательностью, три — для взаимодействия с другими последовательностями. С РНК-связывающими мотивами взаимодействуют некоторые белки, например, PABP взаимодействующие белки 1 и 2 (Paip1, Paip2A/2B), фактор инициации трансляции 4G (eIF4G), белок, участвующий в микроРНК-зависимом ингибировании трансляции и деградации мРНК (GW182,(TNRC6C)), белок с доменом цинковых пальцев (MKRN1). Взаимодействие некоторых белков с РНК-связывающими мотивами может влиять на характер связывания поли(А)-связывающего белка с поли(А)-последовательностью[1].
Функции[править]
полиаденилирование[править]
У эукариот важным этапом процессинга первичных транскриптов перед трансляцией является полиаденилорование. К 3'-концу первичной РНК добавляется поли(А)-последовательность порядка 70-90 нуклеотидов у дрожжей, 200—250 — у млекопитающих. В частности, PABPN1 способствует синтезу олиго(А)-праймера поли(А)-полимеразой, контролирует длину растущего поли(А)-хвоста, способствует его защите от деградации. В ядре клетки цитоплазматические формы поли(А)-связывающих белков могут участвовать в процессах созревания мРНК, её проверке при трансляции, деградации при обнаружении стоп-кодона, транспорте из ядра в цитоплазму[1].
трансляция[править]
По-видимому, за счёт разных механизмов цитоплазматический поли(А)-связывающий белок (PABPC1), связанный с поли(А)-хвостом, стимулирует инициацию трансляции. При этом избыточное количество указанного белка ингибирует трансляцию in vitro. Также этот белок участвует в специфической регуляции транскрипции некоторых мРНК путём взаимодействия с А-богатыми и другими участками за счёт белок-белковых взаимодействий.
Некоторые вирусы используют белки PABPC1 и eIF4G в качестве мишеней для выключения синтеза белков клетки хозяина. Зачастую РНК вирусов не использует поли(А)-связывающие белки в процессе трансляции. В качестве исключений известны коксакивирус 3, некоторые полиовирусы, цитомегаловирус HCMV. Поли(А)-связывающий белок (PABPC1) может регулировать вирусную трансляцию и репликацию[1].
деградация и стабилизация мРНК[править]
Каждый раунд трансляции сопровождается укорочением незащищённого поли(А)-хвоста мРНК. При сокращении длины хвоста до 10-15 нуклеотидов запускаются механизмы деградации мРНК. Взаимодействие фактора терминации трансляции 3 (eRF3) с цитоплазматическим поли(А)-связывающим белком (PABPC1) называют «молекулярными часами», контролирующими время жизни мРНК в клетке. Поли(А)-связывающие белки оказывают влияние на разные стадии этого процесса: деаденилирование, декэпирование, эндонуклеазное расщепление[1].
Регуляция синтеза и активности[править]
Активность поли(А)-связывающих белков может контролироваться модификацией и деградацией поли(А)-связывающих белков (например, Paip1, GW182). Участие поли(А)-связывающих белков в каких-либо процессах обеспечивается их присутствием, поскольку они мигрируют между цитоплазмой и ядром клетки. Накопление этих белков в ядре клетки происходит в результате стрессов (вирусные инфекции — ротавирус, вирус простого герпеса, окислительный стресс, тепловой шок, ультрафиолетовое облучение). Стадия трансляции поли(А)-связывающих белков также может быть под контролем[1]. Количество цитоплазматических поли(А)-связывающих белков жёстко регулируется внутри клетки, имеет место авторегуляторная обратная связь[2].
У растений функциональная активность поли(А)-связывающих белков контролируется фосфорилированием. Возможна регуляция активности с помощью других видов пост-трансляционной модификации: метилирование остатков глутаминовой и аспарагиновой кислоты, метилирование и ацетилирование остатков лизина.
Известно большое количество гомологов поли(А)-связывающих белков, в перспективе вопрос распределения функций белков требует уточнения[1]. По-видимому, PABPs могут быть вовлечены даже в такие процессы, как циркадный ритм и сайленсинг транспозонов[3]. Применение новых методик исследований скорее всего приведёт к расширению представлений о PABPs у разных организмов[1].
Примечания[править]
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Елисеева И.А., Лябин Д.Н., Овчинников Л.П. Поли(А)‑связывающие белки: строение, функции и регуляция активности // Успехи биологической химии : журнал. — 2013. — Vol. 53. — С. 3—34.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Lori A. Passmore, Jeff Coller Roles of mRNA poly(A) tails in regulation of eukaryotic gene expression англ. // Nature Reviews Molecular Cell Biology. — 2021-09-30. — В. 2. — Vol. 23. — С. 93–106. — ISSN 1471-0072. — DOI:10.1038/s41580-021-00417-y
- ↑ 3,0 3,1 Richard W.P. Smith, Tajekesa K.P. Blee, Nicola K. Gray Poly(A)-binding proteins are required for diverse biological processes in metazoans // Biochemical Society Transactions. — 2014-08-01. — В. 4. — Vol. 42. — С. 1229–1237. — ISSN 0300-5127. — DOI:10.1042/bst20140111
Литература[править]
- Елисеева И. А., Лябин Д. Н., Овчинников Л. П. Успехи биологической химии. Поли(А)‑связывающие белки: строение, функции и регуляция активности. // Успехи в химии и химической технологии. Институт белка РАН, Пущино, Россия. — 2013. — № том 53.
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Поли(А)-связывающий белок», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|