TRAMP複合体

TRAMP複合体（Tr f4/ A ir2/ M tr4pポリアデニル化複合体）は、分散ポリアデニル化活性を有する多タンパク質ヘテロ三量体複合体であり、ポリメラーゼによって生成されるさまざまなRNAを識別します。これは、2005年にLaCavaら、Vanacovaら、WyersらによってSaccharomyces cerevisiaeで最初に発見されました。^[1]

TRAMP複合体は真核細胞の核内でエクソソーム複合体と相互作用し、リボソームRNAおよびsnoRNAの3'末端処理および分解に関与している。^{[1] [2]} TRAMP複合体は、Rrp6およびコアエクソソームに向かうRNAのポリ(A)末端を4〜5個のアデノシンにまで切り詰め、転写産物の認識およびエクソソーム複合体の活性化を助ける。^{[1] [3]} TRAMP複合体は重要な補因子として機能し、さまざまな活動の維持に役立つため、エクソソームの基質特異性はTRAMP複合体の存在下で向上する。^[4]

このように、TRAMPは、広範囲にわたるRNAポリメラーゼII転写によって生成された非コード転写産物を細胞から除去するだけでなく、機能的なコードRNAと非コードRNAの生合成とターンオーバーにも重要な役割を果たします。^[5]

TRAMP複合体は、直接的または間接的にさまざまなRNAプロセスにも影響を及ぼします。RNAの輸出、スプライシング、ヘテロクロマチン遺伝子サイレンシングに関与し、ゲノムの安定性を維持するのに役立ちます。^[6]

Pol(A)ポリメラーゼはDNAトポイソメラーゼTop1pと様々な遺伝的相互作用を示したため、トポイソメラーゼ関連機能Trf4pおよびTrf5pと呼ばれました^{[7] [8]}このDNAとの相互作用により、ゲノム安定性に重要な役割を果たします。^[9]細胞内では、Trf4pはTrf5pと比較して高濃度であり、表現型にもより強い影響を与えます。^[10] Trf4pは核全体に存在しますが、Trf5pは主に核小体に見られます。Trf4pの構造は、標準的なポリメラーゼの構造に似た中心ドメインと触媒ドメインで構成されています。^[11]

Cid1ファミリーに属するTRAMP複合体の非標準的なポリ(A)ポリメラーゼ（Trf4pまたはTrf5p）にはRNA認識モチーフ（RRM）が含まれていないため、非標準的なポリメラーゼによるポリアデニル化にはAir1/Air2のような追加のタンパク質が必要である。^[12]

亜鉛ナックルタンパク質Air1p/Air2p（アルギニンメチルトランスフェラーゼ相互作用リングフィンガータンパク質）は、主にRNAの結合に関与しています。^[13] C末端とN末端の間には5つ​​のCCHC（Cはシステイン、Hはヒスチジン）亜鉛ナックルモチーフが存在します。

Air2pタンパク質では、4番目と5番目の亜鉛ナックルの役割が異なります。4番目の亜鉛ナックルはRNA結合に役割を果たし、5番目のナックルはタンパク質間相互作用に重要です。^[14] Air2pはTrf4pの中央ドメインと相互作用し、ナックルの欠失や変異はポリアデニル化活性を妨げるため、Trf4pのポリアデニル化活性はこの相互作用に依存しています。^[14] Air1pはNpl3p（mRNAの輸出を担うタンパク質）のメチル化を阻害します。Air1p/Air2pはまた、異常なmRNPをTRAMP経路に誘導し、それらの分解を引き起こします。^[15]

Ski2 様ヘリカーゼ Mtr4p は、核内にポリ (A) RNA を集める耐熱性変異体のスクリーニング中に発見され、主に巻き戻し活性に関与しています。Mtr4p (Dob1p とも呼ばれる) はSF2 ヘリカーゼであり、2 つの RecA 様ドメインからなるDExH ボックスRNA ヘリカーゼ ファミリーに属します。 ^[16]また、WH ドメイン ( Winged Helix ドメイン)、Arch ドメイン (ストークおよび KOW ドメイン [Kyprides、Ouzounis、Woese ドメイン] とも呼ばれる)、およびヘリカル バンドルドメインで構成されています。^[16] WH ドメインとヘリカル バンドル ドメインがヘリカーゼ コアの表面に詰め込まれると、ssRNA 用のチャネルが形成されます。^[16]

Mtr4pは、Qモチーフを介したRNA二重鎖の巻き戻しにATPまたはdATPの加水分解を必要とする。ペア領域の3'側の一本鎖領域もMtr4pの巻き戻し活性に不可欠である。エクソソームのさまざまな成分と直接接触することで、Mtr4pは核エクソソームへのTRAMP複合体のRNA基質の適切な追加を助ける。^[17]

非標準的なポリ(A)ポリメラーゼと標準的なポリ(A)ポリメラーゼの違いは、標準的なポリメラーゼはmRNAの維持に役立ち、その活性はmRNA内の特定の配列によって制御される^[18]のに対し、非標準的なポリメラーゼのポリアデニル化はRNA内の異なる制御配列を使用し、RNAを変性または処理するように指定することです。^[13]標準的なポリメラーゼはDNAポリメラーゼβスーパーファミリーに属し、非標準的なポリメラーゼは[1]Cid1ファミリーに属します。もう1つの主な違いはポリ(A)テールの長さです。標準的なポリメラーゼは多くのアデニル酸を付加できるため、生成されるRNAのポリ(A)テールが長くなりますが、非標準的なポリメラーゼはアデニル酸をほとんど付加できないため、ポリ(A)テールの長さが短いRNAを生成します。^[19]

TRAMP複合体は、エクソソームと呼ばれる3'->5'エキソヌクレアーゼ複合体の助けを借りて、さまざまなRNAの分解または処理を引き起こします。RNase PHドメインタンパク質、Rrp41p、Rrp42p、Rrp43p、Rrp45p、Rrp46p、およびMtr3pの六量体リングがS. cerevisiaeのエクソソームを構成しています。^{[20]エクソソームは、} in vitroでTRAMP複合体の助けを借りて、Rrp6pの存在下でより効率的にRNA分解を引き起こすことができます。また、転写時にリクルートされるさまざまなエクソソーム補因子の存在下では、RNA分解が促進されます。^[21]

Ski2p、Ski3p、Ski8pからなるSki複合体は、細胞質エクソソームによるすべてのmRNA分解経路に必要である。^[22]細胞質エクソソームはSki7pタンパク質とともに、さまざまな異常なリボソームやmRNAに付着し、それらの分解を引き起こす。^[20]

TRAMP複合体のすべての成分は相互に関連している。Trf4p/Trf5pのようなポリ(A)ポリメラーゼの活性には、亜鉛ナックルタンパク質が不可欠である。同様に、エクソソームによって引き起こされるRNA分解は、Ski2のようなヘリカーゼと補因子として機能するMtr4pの巻き戻し活性によって刺激される。Mtr4pの巻き戻し活性は、TRAMP複合体内のTrf4p/Air2pによって改善される。^[13] Mtr4pは、ポリ(A)テールの長さを維持および制御する上でも重要な役割を果たしている。しかし、Mtr4pが破壊されたり、存在しないと、過剰アデニル化が起こり、ポリ(A)テールの長さが妨げられる。

Trf5p、Air1p、Mtr4pの間で形成される複合体はTRAMP5複合体と呼ばれます。^[15] S. cerevisiaeには、ポリメラーゼの存在に応じて2種類のTRAMP複合体があります。Trf4pが存在する場合、複合体はTRAMP4と呼ばれ、Trf5pが存在する場合はTRAMP5と呼ばれます。^[23]

3 つのポリメラーゼ (Pol I、II、III) によって生成された RNA は、TRAMP 複合体の基質として機能します。TRAMP 複合体は、さまざまな RNA の処理と監視に関与し、異常な RNA を分解します。さまざまな種類の RNA 基質には、リボソーム RNA (rRNA)、小さな核小体 RNA (snoRNA) 、転移 RNA (tRNA)、小さな核 RNA (snRNA)、RNA ポリメラーゼ II の長い転写 (Pol II) などがあります。しかし、TRAMP 複合体がさまざまな基質を識別するメカニズムは不明です。

TRAMP複合体は、エクソソーム複合体エキソヌクレアーゼRrP6と結合することでRNA処理をより効率的に行い、その中でNab3（RNA結合タンパク質）が重要な役割を果たします。^{[15] [23]}

メチルトランスフェラーゼHmt1p（Rmt1p）などのさまざまな酵素による転写後修飾は、クロマチン維持に間接的な影響を及ぼす可能性があります。クロマチン構造は、TRAMP複合体のRNA基質がゲノム全体に転写されるときに影響を受けます。さまざまなTRAMPコンポーネントがさまざまなタンパク質と物理的および遺伝的に相互作用し、クロマチンとDNA代謝の変化を引き起こします。 ^[1]

サッカロミセス・セレビシエのTRAMP複合体の構成要素は、酵母から哺乳類まで他の生物に保存されている。シゾサッカロミセス・ポンベのTRAMP複合体の構成要素であるCid14p、Air1p、Mtr4pは、 S.セレビシエのTRAMP複合体の構成要素と機能的に類似している。^[24]

ヒトのTRAMP複合体は、ヘリカーゼhMtr4p、非標準的なポリ(A)ポリメラーゼhPAPD（PAP関連ドメイン含有）5またはhPAPD7、亜鉛ナックルタンパク質hZCCHC7、RNA結合タンパク質hRbm7pなど、さまざまな成分から構成されています。^[25]