スンRNP

snRNP（「スナープス」と発音）または小型核リボ核酸タンパク質は、 RNAタンパク質複合体であり、未修飾のプレmRNAおよびさまざまな他のタンパク質と結合してスプライソソームを形成し、プレmRNAのスプライシングが発生する大きなRNAタンパク質分子複合体です。 snRNPの作用は、真核細胞の核でのみ発生するRNAの転写後修飾の重要な側面であるプレmRNAからのイントロンの除去に不可欠です。さらに、 U7 snRNPはヒストンプレmRNAの3 'ステムループの処理を担っているため、スプライシングにはまったく関与していません。^[1]

snRNP の 2 つの必須コンポーネントは、タンパク質分子とRNAです。各 snRNP 粒子内にある RNA は、小さな核内 RNA ( snRNA)として知られ、通常、長さは約 150ヌクレオチドです。snRNP の snRNA コンポーネントは、イントロンの 5' 末端と 3' 末端および分岐部位にある重要なスプライシング シグナルの配列を「認識」することで、個々のイントロンに特異性を与えます。snRNP の snRNA は、酵素的役割と構造的役割の両方を直接組み込むという点で、 リボソーム RNAに似ています。

SnRNPはマイケル・R・ラーナーとジョアン・A・スタイツによって発見されました。^{[2] [3]} トーマス・R・チェックとシドニー・アルトマンもこの発見に貢献し、RNAが細胞発達の触媒として作用するという独自の発見により1989年にノーベル化学賞を受賞しました。

少なくとも5種類のsnRNPがスプライソソームに結合してスプライシングに関与する。これらはゲル電気泳動で可視化でき、それぞれU1、U2、U4、U5、U6と呼ばれる。これらのsnRNA成分はそれぞれU1 snRNA、U2 snRNA、U4 snRNA、U5 snRNA、U6 snRNAと呼ばれる。^[4]

1990年代半ば、高度に保存された5'スプライス部位と分岐部位を持つ後生動物にのみ見られるイントロンのクラスのスプライシングを助けるsnRNPのバリアントクラスが存在することが発見されました。このsnRNPのバリアントクラスには、 U11 snRNA、U12 snRNA、U4atac snRNA、およびU6atac snRNAが含まれます。それぞれ異なりますが、 U1、U2、U4、およびU6と同じ機能を果たします。^[5]

さらに、U7 snRNPはU7小核RNAと関連タンパク質から構成され、ヒストンpre-mRNAの3'ステムループの処理に関与しています。^[1]

小さな核内リボ核タンパク質（snRNP）は、細胞核と細胞質の両方が関与する厳密に調整され制御されたプロセスで組み立てられます。^[6]

RNAポリメラーゼIIはU1、U2、U4、U5を転写し、より少ない量のU11、U12、U4atac（snRNA）はエクスポートシグナルとして機能するm7Gキャップを獲得します。核輸出はCRM1によって媒介されます。

Smタンパク質は、他のタンパク質と同様に、Smメッセンジャー RNA を翻訳するリボソームによって細胞質内で合成されます。これらは、すべて pICln タンパク質に関連する 3 つの部分的に組み立てられたリング複合体の形で細胞質内に保存されます。これらは、SmD1、SmD2、SmF、SmE、および SmG とpIClnの 6S 五量体複合体、SmB とおそらく SmD3 および pICln の 2-4S 複合体、および 20Sメチロソーム ( SmD3、SmB、SmD1、pICln、およびアルギニン メチルトランスフェラーゼ 5 ( PRMT5 ) タンパク質の大きな複合体) です。SmD3、SmB、および SmD1 は、メチロソーム内で翻訳後修飾を受けます。 ^[7] これら3つのSmタンパク質は、SmD1、SmD3、SmBのC末端にアルギニン-グリシンモチーフを繰り返しており、アルギニン側鎖は対称的にジメチル化されてω-N ^G、N ^G'-ジメチルアルギニンになっている。3つの前駆体複合体すべてに存在するが成熟したsnRNPには存在しないpIClnは、 Smタンパク質の未熟な組み立てを防ぐ 特殊なシャペロンとして働くことが示唆されている。

snRNA （U1、U2、U4、U5、およびそれほど多くないU11、U12、U4atac）は、SMN（運動ニューロン生存タンパク質）（SMN1遺伝子によってコードされる）およびGem関連タンパク質：GEMIN2、GEMIN3、GEMIN4、GEMIN5、GEMIN6、GEMIN7、GEMIN8）と迅速に相互作用し、SMN複合体を形成します。[ 8 ] [ 9 ]ここで^snRNAはSmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG五量体に結合し、続いてSmD3-SmB二量体が追加されて、snRNAの いわゆるSm部位の周囲にSmリングが完成します。この Sm サイトは、これらの snRNA 内のヌクレオチドの保存された配列であり、通常は AUUUUGUGG (A、U、G はそれぞれヌクレオシドの アデノシン、ウリジン、グアノシンを表します) です。snRNA の周囲に Sm リングが組み立てられた後、5' 末端のヌクレオシド(すでに7-メチルグアノシンキャップに修飾されている) は 2,2,7-トリメチルグアノシンに高メチル化され、snRNA のもう一方の (3') 末端はトリミングされます。この修飾と​​完全な Sm リングの存在は、スナポートン 1タンパク質によって認識されます。

完成したコア snRNP-スナポルチン 1 複合体は、タンパク質インポーチン βを介して核に輸送されます。核内では、コア snRNP はカハール小体に現れ、そこで snRNP の最終的な組み立てが行われます。これは、特定の snRNP (U1、U2、U4、U5) に固有の追加タンパク質およびその他の修飾で構成されます。U6 snRNP の生合成は核内で行われますが、大量の遊離 U6 は細胞質に存在します。LSmリングが最初に組み立てられ、次にU6 snRNAと結合する可能性があります。

snRNP は非常に長寿命ですが、最終的には分解され、分解されると考えられています。分解プロセスについてはほとんどわかっていません。

snRNP生合成における運動ニューロン生存タンパク質（SMN）の機能不全は、SMNをコードするSMN1遺伝子の遺伝子欠陥によって引き起こされ、遺伝性疾患である脊髄性筋萎縮症で観察される運動ニューロン病理を説明する可能性がある。^[10]

クライオ電子顕微鏡法とそれに続く単粒子解析により、ヒトおよび酵母の snRNP の構造がいくつか決定されました。 ^[11] 最近、ヒト U1 snRNP コア構造がX 線結晶構造解析(3CW1、3PGW) により決定され、続いて U4 コア snRNP (2Y9A) の構造が決定されました。これにより、原子間の接触、特に Sm タンパク質の Sm サイトへの結合モードに関する最初の知見が得られました。U6 UsnRNA の構造は、特定のタンパク質 Prp24 (4N0T) との複合体として解明され、また、特殊な Lsm2-8 タンパク質リングに結合したその 3'-ヌクレオチドの構造 (4M7A) も解明されました。それぞれの構造のPDBコードは括弧内に記載されています。^{[12] [13]} 単粒子電子顕微鏡分析によって決定された構造は、ヒトU1 snRNP、^[14]ヒトU11/U12 di-snRNP、^[15] ヒトU5 snRNP、U4/U6 di-snRNP、U4/U6∙U5 tri-snRNPです。^[16] snRNPとスプライソソームの構造と機能を決定するさらなる進歩が続いています。^[17]

自己抗体は体内の snRNP に対して生成される可能性があり、最も顕著なのは、全身性エリテマトーデス(SLE)に特有の snRNP のSm タンパク質タイプを標的とする抗 Sm 抗体です。

• Joan Steitz のショート トーク: 「SNURP とセレンディピティ」
• 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)の snRNP