エクソンジャンクション複合体

エクソンジャンクション複合体（EJC）は、RNAスプライシング中に結合した2つのエクソンの接合部にあるプレメッセンジャーRNA鎖上に形成されるタンパク質複合体です。EJCは、翻訳、監視、スプライスされたmRNAの局在、およびm6Aメチル化に大きな影響を与えます。^{[1] [ 2]}スプライシング中に最初にmRNA上に沈着し、次に細胞質に輸送されます。そこでmRNAの転写後調節に大きな役割を果たします。エクソンジャンクション複合体は、スプライシングイベントの位置特異的な記憶を提供すると考えられています。EJCは安定したヘテロテトラマーコアで構成されており、mRNA経路に必要な他の因子の結合プラットフォームとして機能します。^[2] EJCのコアには、アデノシン三リン酸（ATP ）類似体に結合したタンパク質真核生物開始因子4A-III（eIF4A-III、DEADボックスRNAヘリカーゼ）と、追加のタンパク質MagohおよびY14が含まれています。^[3]これらのタンパク質の核スペックルドメインへの結合は最近測定されており、PI3K / AKT / mTORシグナル伝達経路によって制御されている可能性があります。^[4]複合体がmRNAに結合するために、eIF4AIII因子が阻害され、ATPの加水分解が停止します。^[3]これにより、EJCはATP依存性複合体として認識されます。 EJCは、SRタンパク質が最も顕著な、多数の追加タンパク質とも相互作用します。^[5]これらの相互作用は、mRNAの圧縮に重要であることが示唆されています。^[5] mRNA輸出におけるEJCの役割は議論の的となっています。

EJCは、 RNPS1、Y14、SRm160、Aly/REF、Magohなど、いくつかの重要なタンパク質成分で構成されています。 ^{[6] [7] [8] RNPS1はスプライシングの}コアクチベーターとして機能しますが、Y14とともに、真核生物におけるナンセンス変異を介した分解のプロセスにも関与しています。 ^{[9] [10]} SRm160は、mRNAの3'末端処理を促進することが提案されている別のコアクチベーターです。^{[11] [12]}タンパク質成分MagohはmRNAの細胞質内局在を促進すると考えられており、Alyは核mRNAの輸出に関与しています。^{[13] [14] [15]} Alyは、タンパク質UAP56によってエクソンジャンクション複合体にリクルートされると考えられています。^[16] UAP56はRNAヘリカーゼとして認識されていますが、初期のスプライソソーム組み立てに必要なスプライシング因子として機能します。^[17] EJC経路に関与するもう一つの因子はDEKである。この成分はスプライシングから転写調節、クロマチン構造に至るまで様々な機能に関与することが知られている。^{[18] [19] [20]}

エクソンジャンクション複合体の結晶化により、そのタンパク質成分の構造的構成が明らかになった。複合体のコアは細長く、全体の寸法は 99Å x 67Å x 54Å である。[ 21 ^]これは eIF4AIII 因子を中心に構成されている。因子自体は、mRNA の周囲に閉じた構造と開いた構造の 2 つの異なる構造から構成される。閉じた状態では、eIF4AIII の 2 つのドメインが、5'-アデニリル-β,γ-イミド二リン酸 (ADPNP) と mRNA の複合結合部位を形成する。^[21]開いた構造では、2 つのドメインは閉じた状態に対して 160 度回転している。^[18]タンパク質成分 Magoh と Y14 は結合して、EJC の 5' 極に位置するヘテロ二量体を形成する。^{[22] [23] [24]} Magohは、2つのC末端ヘリックスの残基と大きなβシートの一方の端との相互作用を介してeIF4AIIIドメインに結合します。 [ ²¹ ] 2つのeIF4AIIIドメイン間のリンカー内の保存された残基は、 Magohの特定の残基と塩橋または水素結合を形成します。^[21]他の結合は、Magoh βシートの2番目のループと2つのeIF4AIIIドメインおよびそのリンカーとの間で発生します。^{[21] Y14とeIF4AIIIの間には、部分的な結合が1つだけ形成されます。これは、保存された残基Y14} Arg108とeIF4AIII Asp401の間の塩橋で構成されます。^[21]これらの残基の両方に変異が発生した場合、Magoh-Y14とEJCの関連は存在しなくなります。^[25]

真核細胞におけるスプライシングの2番目のステップでは、投げ縄が形成されてエクソンが連結されるときに、EJCはスプライスジャンクション（2つのエクソンが結合する場所）の5'末端上流約20〜24ヌクレオチドに沈着します。 ^{[26] [27]} EJCのmRNAへの結合は配列に依存しない方法で起こり、成熟したメッセンジャーリボ核タンパク質（mRNP）を形成します。^[28] EJCは、核から細胞質に輸出される間もこのmRNPに安定して結合したままです。タンパク質成分は、輸送される際にEJCに結合するか、EJCから放出されます。mRNAが核膜孔複合体を通過するためには、NXF1 /TAPとNXT1 / p15からなるヘテロ二量体が転写産物に結合する必要があります。^[29] NXF1/TAPはmRNAを細胞質へ輸出するための主要な受容体である。これは、RNA結合アダプタータンパク質と核膜孔複合体の成分の両方と相互作用するためである。^[30]

未熟な終止コドンの認識は、細胞質内での翻訳中に発生します。下に示す画像は、この分野の一般的な見解に反して、このイベントが核内で発生することを示唆しています。読者は、核内での翻訳はデータによって十分に裏付けられていない、非常に議論の多い主題であることを認識する必要があります。^{[引用が必要]}

エクソンジャンクション複合体は、mRNAの監視において重要な役割を果たしている。より具体的には、それらはナンセンス介在性分解経路（NMD）で見られ、そこでは未熟な終止コドンを持つmRNA転写産物が分解される。通常のmRNA翻訳では、リボソームが転写産物に結合し、アミノ酸鎖伸長を開始する。これはエクソンジャンクション複合体の位置に到達するまで継続し、そこでエクソンジャンクション複合体を置換する。次に、リボソームが終止コドンに到達すると翻訳は完了する。NMDでは、mRNA転写産物にはナンセンス変異による未熟な終止コドン（PTC）が含まれる。このコドンがEJC部位の前に発生すると、EJCは結合したままになり、mRNAの分解を引き起こす。^[31] EJCとその位置は、転写産物に欠陥があるかどうかを決定する一種の調節因子として機能している。

EJC は別の方法でも NMD に関与することが知られています。それは、監視因子UPF1、UPF2、およびUPF3のリクルートです。^[32]これらのタンパク質は NMD メカニズムの最も重要な構成要素です。EJC タンパク質 MAGOH、Y14、および eIF4AIII は UPF3 への結合を提供し、UPF2 と UPF1 の間のブリッジとして機能して三量体複合体を形成します。^[33] この複合体内で、UPF2 と UPF3 は協力してUPF1 のATPaseと RNA ヘリカーゼを促進します。^[33] EJC コアは UPF 複合体を mRNA に安定的に固定し、必須の UPF1 タンパク質の調節を助けます。^[33] PTC 上で停止しているリボソームは、放出因子eRF1およびeRF3との相互作用を介して UPF1 をリクルートします。^{[33]タンパク質}SMG1とともに、eRF1、eRF3、および UPF1 は複合体 SURF を形成します。この複合体は、リボソームと、UPF3およびUPF2に関連する下流のEJCとの間に橋渡しを形成する。^[33]この相互作用は、 SMG1によるUPF1のリン酸化を誘発し、eRF1とeRF3の解離を引き起こす。^[33]生成された複合体は、EJC、UPF3、UPF2、リン酸化UPF1およびSMG1で構成され、mRNAの分解を誘発する。^[33]