Los snRNP (pronunciados "snurps"), o pequeñas nucleoproteínas de ribón nucleares , son complejos de ARN-proteína que se combinan con pre-ARNm no modificado y varias otras proteínas para formar un espliceosoma , un gran complejo molecular de ARN- proteína sobre en qué se produce el empalme del pre-ARNm . La acción de los snRNP es esencial para la eliminación de intrones del pre-ARNm , un aspecto crítico de la modificación postranscripcional del ARN, que ocurre solo en el núcleo de las células eucariotas . Además, U7 snRNP no participa en absoluto en el empalme, ya que U7 snRNP es responsable de procesar el bucle de tallo 3 'del pre-ARNm de histona.[1]
Los dos componentes esenciales de los snRNP son las moléculas de proteínas y el ARN . El ARN que se encuentra dentro de cada partícula snRNP se conoce como ARN nuclear pequeño o snRNA y suele tener unos 150 nucleótidos de longitud. El componente snRNA del snRNP otorga especificidad a los intrones individuales al " reconocer " las secuencias de señales de corte y empalme críticas en los extremos 5' y 3' y en el sitio de ramificación de los intrones. El snRNA en snRNP es similar al ARN ribosómico en el sentido de que incorpora directamente una función tanto enzimática como estructural.
Los SnRNP fueron descubiertos por Michael R. Lerner y Joan A. Steitz . [2] [3] Thomas R. Cech y Sidney Altman también desempeñaron un papel en el descubrimiento, ganando el Premio Nobel de Química en 1989 por sus descubrimientos independientes de que el ARN puede actuar como catalizador en el desarrollo celular.
Al menos cinco tipos diferentes de snRNP se unen al espliceosoma para participar en el empalme . Pueden visualizarse mediante electroforesis en gel y se conocen individualmente como: U1, U2, U4, U5 y U6. Sus componentes de snRNA se conocen, respectivamente, como: snRNA U1 , snRNA U2 , snRNA U4 , snRNA U5 y snRNA U6 . [4]
A mediados de la década de 1990, se descubrió que existe una clase variante de snRNP para ayudar en el empalme de una clase de intrones que se encuentran sólo en metazoos , con sitios de empalme y ramificaciones 5' altamente conservados. Esta clase variante de snRNP incluye: snRNA U11 , snRNA U12 , snRNA U4atac y snRNA U6atac . Si bien son diferentes, realizan las mismas funciones que U1 , U2 , U4 y U6 , respectivamente. [5]
Además, U7 snRNP está hecho de ARN nuclear pequeño U7 y proteínas asociadas y participa en el procesamiento del bucle de tallo 3 'del pre-ARNm de histona. [1]
Las pequeñas ribonucleoproteínas nucleares (snRNP) se ensamblan en un proceso estrechamente orquestado y regulado que involucra tanto al núcleo celular como al citoplasma . [6]
La ARN polimerasa II transcribe U1 , U2 , U4 , U5 y los menos abundantes U11 , U12 y U4atac ( snRNA ) adquieren una tapa m7G que sirve como señal de exportación. La exportación nuclear está mediada por CRM1.
Las proteínas Sm se sintetizan en el citoplasma mediante los ribosomas que traducen el ARN mensajero de Sm , como cualquier otra proteína. Estos se almacenan en el citoplasma en forma de tres complejos de anillos parcialmente ensamblados, todos asociados con la proteína pICln. Son un complejo pentámero 6S de SmD1, SmD2, SmF, SmE y SmG con pICln , un complejo 2-4S de SmB, posiblemente con SmD3 y pICln y el metilosoma 20S , que es un gran complejo de SmD3, SmB, SmD1, pICln. y la proteína arginina metiltransferasa-5 ( PRMT5 ). SmD3, SmB y SmD1 sufren una modificación postraduccional en el metilosoma. [7] Estas tres proteínas Sm tienen motivos repetidos de arginina - glicina en los extremos C-terminales de SmD1, SmD3 y SmB, y las cadenas laterales de arginina están dimetiladas simétricamente a ω-NG , NG' - dimetil-arginina. Se ha sugerido que pICln, que ocurre en los tres complejos precursores pero está ausente en los snRNP maduros, actúa como un chaperona especializado , previniendo el ensamblaje prematuro de proteínas Sm.
Los snRNA (U1, U2, U4, U5 y los menos abundantes U11, U12 y U4atac) interactúan rápidamente con la SMN (proteína de supervivencia de las neuronas motoras); codificado por el gen SMN1 ) y Geminas 2-8 (Proteínas asociadas a gemas: GEMIN2 , GEMIN3 , GEMIN4 , GEMIN5 , GEMIN6 , GEMIN7 , GEMIN8 ) formando el complejo SMN . [8] [9] Es aquí donde el ARNsn se une al pentámero SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG, seguido de la adición del dímero SmD3-SmB para completar el anillo Sm alrededor del llamado sitio Sm del ARNsn. . Este sitio Sm es una secuencia conservada de nucleótidos en estos snRNA, típicamente AUUUGUGG (donde A, U y G representan los nucleósidos adenosina , uridina y guanosina , respectivamente). Después del ensamblaje del anillo Sm alrededor del ARNsn, el nucleósido terminal 5' (ya modificado a una tapa de 7-metilguanosina ) se hipermetila a 2,2,7-trimetilguanosina y se recorta el otro extremo (3') del ARNsn. . Esta modificación, y la presencia de un anillo Sm completo, es reconocida por la proteína snurportina 1 .
El complejo central snRNP-snurportina 1 completo se transporta al núcleo a través de la proteína importina β . En el interior del núcleo, los snRNP centrales aparecen en los cuerpos de Cajal , donde tiene lugar el ensamblaje final de los snRNP. Consiste en proteínas adicionales y otras modificaciones específicas del snRNP particular (U1, U2, U4, U5). La biogénesis del snRNP U6 ocurre en el núcleo, aunque se encuentran grandes cantidades de U6 libre en el citoplasma. El anillo LSm puede ensamblarse primero y luego asociarse con el ARNsn U6 .
Los snRNP tienen una vida muy larga, pero se supone que eventualmente se desarman y degradan. Se sabe poco sobre el proceso de degradación.
La función defectuosa de la supervivencia de la proteína de la neurona motora (SMN) en la biogénesis de snRNP, causada por un defecto genético en el gen SMN1 que codifica SMN, puede explicar la patología de la neurona motora observada en el trastorno genético atrofia muscular espinal . [10]
Se determinaron varias estructuras de snRNP humanas y de levadura mediante microscopía crioelectrónica y análisis sucesivos de partículas individuales .[11] Recientemente, la estructura central del snRNP U1 humano se determinó mediante cristalografía de rayos X (3CW1, 3PGW), seguida de una estructura del snRNP central U4 (2Y9A), que arrojó los primeros conocimientos sobre los contactos atómicos, especialmente el modo de unión de las proteínas Sm al sitio Sm. La estructura del UsnRNA U6 se resolvió en complejo con una proteína específica Prp24 (4N0T), así como la estructura de sus 3' nucleótidos unidos al anillo proteico especial Lsm2-8 (4M7A). Los códigos PDB para las respectivas estructuras se mencionan entre paréntesis. [12] [13] Las estructuras determinadas mediante análisis de microscopía electrónica de partícula única son: snRNP U1 humano, [14] di-snRNP U11/U12 humano, [15] snRNP U5 humano, di-snRNP U4/U6, U4/U6∙ U5 tri-snRNP. [16] Continúan los avances en la determinación de las estructuras y funciones de los snRNP y los espliceosomas. [17]
Se pueden producir autoanticuerpos contra los snRNP del propio cuerpo, en particular los anticuerpos anti-Sm dirigidos contra el tipo de proteína Sm de snRNP específicamente en el lupus eritematoso sistémico (LES).
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