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Spliceosom

(Weitergeleitet von Spleißosom)

Synonym: Spleißosom
Englisch: spliceosome

1 Definition

Als Spliceosom oder Spleißosom bezeichnet man einen großen, im Zellkern gelegenen, RNA-Protein-Komplex, der den komplizierten RNA-Spleißvorgang katalysiert. Es besteht aus fünf verschiedenen kleinen RNA-Molekülen (snRNAs) und mehr als 50 verschiedenen Proteinen.[1]

2 Vorkommen

Das Spliceosom konnte sowohl bei niederen Organismen wie Hefe, als auch bei Säugetieren nachgewiesen werden.

3 Struktur

Das gesamte Spliceosom hat eine sehr große Molekülmasse. Beim Menschen ist es vergleichbar mit der 60S Untereinheit der Ribosomen, was mehreren Megadaltons entspricht.[2] Der Komplex besteht vor allem aus den small nuclear ribonucleoproteinen (snRNPs) U1, U2, U4, U5 und U6. Die snRNPs selber sind aus snRNA und den sieben Sm-Proteinen B/B’, D1, D2, D3, E, F und G zusammengesetzt. Diese bilden das Kernprotein der snRNPs.

Die Struktur des Splicesosoms ist sehr dynamisch. Während der Splicing-Reaktion bilden sich aus den einzelnen snRNPs mehrere Subkomplexe, beispielsweise der U4-U5-U6-Komplex. Diese enthalten neben den SM-Proteinen noch zahlreiche weitere Proteinkomponenten, unter anderem die LSm-Proteine (von "like-Sm").

4 Mechanismus

Das Splicesosom katalysiert die Entfernung von Introns. Ein Intron ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

  • Der Beginn eines Introns startet mit dem Dinukleotid GU (Donorsequenz)
  • Den Abschluss am 3'-Ende bildet das Dinukleotid AG (Akzeptorsequenz.)
  • Ein Branch-Point, mit einem konservierten Adenin, befindet sich dazwischen, ca. 18-40 Nukleotide upstream der 3'-Splice-Stelle.
  • Bei Säugetieren schließt sich an den Branch-Point noch ein sogenannter "Poly-Pyrimidin-Trakt" an.

Die eigentliche Splicereaktion besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Transesterifikationen (Umesterungen), welche durch die snRNPs katalysiert wird.

4.1 Bildung des Spliceosom

Das Spliceosom bildet sich, wenn das U1- snRNP an die 5'-Splice-Site GU bindet und U2 an den Branch-Point. Diese Bindung ist möglich, da die snRNA im snRNP-Molekül komplementäre Sequenzen besitzt. Der U2-BP-Komplex wird auch als "A-Komplex" oder "Präsplicesosom" bezeichnet.

Die snRNPs U4, U5, U6 bilden schon vor ihrer Bindung einen Tri-snRNP-Komplex aus. Sobald dieser zur 5'-Splice-Site rekrutiert wird, trägt er den Namen "B-Komplex". Diese Interaktion führt zu einer Strukturveränderung der prä-mRNA, wodurch die gebundenen snRNPs U1 und U4 destabilisiert werden und sich ablösen. U6 befindet sich nun an der ehemaligen Position von U1. Durch diese Reaktion befindet sich das Spliceosom in einem katalytisch aktiven Zustand.

4.2 1. katalytische Reaktion

Durch die Verformung der prä-mRNA befinden sich nun U6 und U2 in räumlicher Nähe und sind durch Interaktion ihrer snRNAs durch Basenpaarungen aneinander gebunden. Dies ermöglicht den nukleophilen Angriff des Adenins aus dem Branch-Point (A-Komplex) auf die 5'-Splice-Site. Die gebildete Loop-Struktur wird als Lariat bezeichnet.

4.3 2. katalytische Reaktion

Die U5-Untereinheit bringt die beiden Exons durch Bindung zueinander. Dadurch kann der zweite nukleophile Angriff erfolgen, der die Exons verbindet. Das Lariat wird dadurch abgetrennt. Die snRNPs werden recycled und stehen erneut zur Verfügung.[3]

5 Quellen

  1. Basiswissen Humangenetik" - Christian P. Schaaf, Johannes Zschocke, Springer-Verlag, 2. Auflage
  2. Klug, W. S. Concepts of genetics. 10th edn, (Pearson Education, 2012).
  3. Will, C. L. & Luhrmann, R. Spliceosome structure and function. Cold Spring Harb Perspect Biol 3, doi:10.1101/cshperspect.a003707 (2011).

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