Exon junction komplex
Ett exonövergångskomplex ( EJC ) är ett proteinkomplex som bildas på en pre-budbärar-RNA- sträng vid korsningen av två exoner som har sammanfogats under RNA-skarvning . EJC har stor inverkan på translation , övervakning och lokalisering av det splitsade mRNA :t . Det deponeras först på mRNA under splitsningen och transporteras sedan in i cytoplasman . Där spelar det en stor roll i post-transkriptionell reglering av mRNA. Man tror att exonövergångskomplex tillhandahåller ett positionsspecifikt minne av splitsningshändelsen. EJC består av en stabil heterotetramerkärna, som fungerar som en bindningsplattform för andra faktorer som är nödvändiga för mRNA-vägen. Kärnan i EJC innehåller proteinet eukaryotisk initieringsfaktor 4A-III ( eIF4A-III ; ett DEAD-box RNA- helikas ) bundet till en adenosintrifosfatanalog ( ATP ), såväl som de ytterligare proteinerna Magoh och Y14 . Bindningen av dessa proteiner till nukleära spräckliga domäner har nyligen mätts och den kan regleras av PI3K/AKT/mTOR-signalvägar . För att bindningen av komplexet till mRNA:t ska ske hämmas eIF4AIII-faktorn, vilket stoppar hydrolysen av ATP. Detta erkänner EJC som ett ATP-beroende komplex. EJC interagerar också med ett stort antal ytterligare proteiner; framför allt SR-proteiner. Dessa interaktioner föreslås vara viktiga för mRNA-komprimering. Rollen för EJC i mRNA-export är kontroversiell.
Proteinkomponenter
EJC består av flera nyckelproteinkomponenter: RNPS1 , Y14, SRm160 , Aly/REF och Magoh, bland andra. RNPS1 kan fungera som en samaktiverare av splitsning, men tillsammans med Y14 deltar den också i processen med nonsens-medierat förfall i eukaryoter. SRm160 är en annan samaktivator som har föreslagits för att förbättra mRNA 3'-ändbearbetning. Proteinkomponenten Magoh tros underlätta den subcytoplasmatiska lokaliseringen av mRNA medan Aly är engagerad i nukleär mRNA-export. Aly tros rekryteras till exonövergångskomplexet av proteinet UAP56 . UAP56 är erkänt som ett RNA-helikas men fungerar som en splitsningsfaktor som krävs för tidig spliceosommontering. En annan faktor som är involverad i EJC-vägen är DEK . Denna komponent är känd för att delta i en mängd olika funktioner, allt från splitsning till transkriptionell reglering och kromatinstruktur .
Strukturera
Kristalliseringen av exonövergångskomplexet har avslöjat den strukturella organisationen av dess proteinkomponenter . Komplexets kärna är långsträckt med en total dimension på 99Å gånger 67Å gånger 54Å. Den är organiserad kring eIF4AIII-faktorn. Själva faktorn består av två olika typer av konformationer runt mRNA:t: stängd och öppen. I ett slutet tillstånd bildar de två domänerna av eIF4AIII sammansatta bindningsställen för 5'-adenylyl-β,y-imidodifosfat (ADPNP) och mRNA. I den öppna konformationen roteras de två domänerna 160 grader i förhållande till stängt tillstånd18. Proteinkomponenterna Magoh och Y14 binder samman för att bilda en heterodimer belägen vid 5'-polen av EJC. Magoh binder till en eIF4AIII-domän genom interaktioner mellan rester från dess två C-terminala helixar och ena änden av ett stort β-ark . Konserverade rester i länken mellan de två eIF4AIII-domänerna bildar saltbryggor eller vätebindningar med specifika rester i Magoh. Annan bindning sker mellan den andra slingan av Magoh β-arket och de två eIF4AIII-domänerna och deras linker. Det finns bara en enda partiell bindning bildad mellan Y14 och eIF4AIII. Denna består av en saltbrygga mellan de konserverade resterna Y14 Arg108 och eIF4AIII Asp401 . Om mutationer skulle inträffa för båda dessa rester, skulle association av Magoh-Y14 med EJC vara obefintlig.
Mekanism
Under det andra steget av splitsning i eukaryota celler deponeras EJC cirka 20-24 nukleotider från 5'-änden uppströms om splitsningsövergången (där två exoner är förenade), när lariatet har bildats och exonerna ligeras samman. Bindningen av EJC till mRNA sker på ett sekvensoberoende sätt för att bilda det mogna budbärarribonukleoproteinet ( mRNP ). EJC förblir stabilt bundet till denna mRNP när den exporteras ut ur kärnan och in i cytoplasman. Proteinkomponenter är antingen bundna till eller frisätts av EJC när det transporteras. För att translokationen av mRNA genom det nukleära porkomplexet ska ske måste en heterodimer bestående av NXF1 /TAP och NXT1 / p15 binda till transkripten. NXF1/TAP är en viktig receptor för export av mRNA till cytoplasman. Detta beror på att det interagerar med både RNA-bindande adapterproteiner och komponenter i kärnporkomplexet .
Igenkänning av ett för tidig termineringskodon sker under translation i cytoplasman. Bilden nedan antyder att denna händelse är kärnvapen, i motsats till den allmänna uppfattningen inom detta område. Läsare bör vara medvetna om att översättning i kärnan är ett mycket kontroversiellt ämne som inte är väl underbyggt av data. [ citat behövs ]
I nonsens förmedlat förfall
Exonövergångskomplex spelar en viktig roll vid mRNA-övervakning . Mer specifikt återfinns de i nonsens-medierad decay pathway (NMD), där mRNA-transkript med prematura stoppkodon bryts ned. Vid normal mRNA-translation ribosomen till transkriptet och påbörjar aminosyrakedjeförlängning . Den fortsätter tills den når platsen för exon junction-komplexet, som den sedan förskjuter. Därefter är translationen klar när ribosomen når ett termineringskodon . I NMD innehåller mRNA-transkriptet ett prematurt termineringskodon (PTC) på grund av en nonsensmutation . Om detta kodon inträffar före EJC-stället kommer EJC att förbli bundet, vilket utlöser mRNA-sönderfall. EJC och dess position fungerar som en typ av regulator, som avgör om transkriptet är defekt eller inte.
EJC är också kända för att delta i NMD på annat sätt; rekryteringen av övervakningsfaktorerna UPF1 , UPF2 och UPF3 . Dessa proteiner är de viktigaste komponenterna i NMD-mekanismen. EJC-proteinet MAGOH, Y14 och eIF4AIII ger en bindning för UPF3, som fungerar som en brygga mellan UPF2 och UPF1 och bildar ett trimeriskt komplex. Inom detta komplex samverkar UPF2 och UPF3 för att främja ATPas och RNA-helikas av UPF1. EJC-kärnan förankrar UPF-komplexet stabilt till mRNA:t och hjälper till att reglera essentiellt UPF1-protein. Ribosomer som har stannat på en PTC rekryterar UPF1 genom interaktioner med frisättningsfaktorn eRF1 och eRF3 . Tillsammans med proteinet SMG1 bildar eRF1, eRF3 och UPF1 komplexet SURF. Detta komplex bildar en bro mellan ribosomen och nedströms EJC som är associerad med UPF3 och UPF2. Denna interaktion utlöser fosforyleringen av UPF1 av SMG1, vilket orsakar dissociationen av eRF1 och eRF3. Komplexet som produceras består av EJC, UPF3, UPF2, fosforylerad UPF1 och SMG1 och utlöser i sin tur nedbrytning av mRNA.