エクソン結合のために改造されたスプライソームの構造

科学分野:

• 分子生物学
• 構造生物学
• RNA 処理

背景:

• スプライソームは,前伝達 RNA (前mRNA) からイントロンを除去する大きな分子マシンです.
• スプライシングは,スプライソーム内のU6小核RNA (snRNA) によって触媒化された2つの連続的なトランスエステル化反応を経由して発生する.
• 以前の構造は,C複合体のスプライソームを捕捉し,ブランキング因子が最初の触媒ステップのためにプレ-mRNAをどのように位置づけているかを示しました.

研究 の 目的:

• 最初の触媒段階 (分岐) の後,そして第二の触媒段階 (エクソン結合) の前に,スプライソームの構造的再編成を解明する.
• 特定のタンパク質とRNA要素が,これらの2つの重要なスプライシングフェーズ間の移行を促進する役割を理解する.

主な方法:

• 凍結電子顕微鏡 (cryo-EM) を使用して,Saccharomyces cerevisiae spliceosomeの構造を決定した.
• 構造は3.8 Åの解像度で解明され,Prp16によるATP依存リモデリング後に停止したC*複合状態のスプライソームを捕捉した.
• 形状の変化を特定するために,既存のC複合構造との比較分析が行われました.

主要な成果:

• U6 snRNAの触媒核はPrp8と関連しているが,ブランチヘリクスはC複合体と比較して有意な75°の回転を経験している.
• この回転は,Prp17,Cef1,および方向転換されたPrp8 RNase Hのようなドメインによって安定させられ,アデノシンの枝を触媒核から離れて位置づけます.
• 再定位されたブランチヘリクスは,3'-エクソンにスペースを作り,5'-スプライスサイトの相互作用をU6 snRNAと再構成し,Slu7とPrp18はエクソン結合のためにPrp8に結合する.

結論:

• C*複合体の冷凍-EM構造は,プレ-mRNAの分岐からエクソン結合への移行に不可欠な独特のスプライソーム構造を明らかにする.
• タンパク質媒介による改造,特にブランチヘリクスの回転は,第二の触媒ステップのためのスプライソームの準備に不可欠です.
• この発見は,C複合体の構造とともに,その触媒サイクル中のスプライソームの動的構成変化を示しています.