Биогенез эукариотических рибосом: 40S субъединица

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Рибосомы – это молекулярные РНК-белковые машины, обеспечивающие трансляцию генетической информации мРНК в белки. Рибосомы 80S эукариот общей массой 4.3 МДа состоят из двух субъединиц неравного размера (S – константа седиментации). Малая субъединица (40S, или SSU) содержит одну молекулу 18S рРНК и 33 рибосомных белка (RPS, или S). Большая субъединица (60S, или LSU) состоит из трех молекул рРНК (25S/28S, 5.8S и 5S) и, как правило, 47 белков (RPL, или L) [1–4]. Субъединицы содержат несколько функциональных областей, играющих разные роли в процессе трансляции (pис. 1); последовательности зрелых рРНК и общая структура рибосом эволюционно консервативны. Синтез рибосом – это фундаментальный для всех форм жизни процесс, и его эффективность определяет пролиферативный и секреторный статус клетки.

 

Рис. 1. Пространственное строение субъединиц рибосомы эукариот. На субъединицах подписаны основные функциональные области. В случае малой субъединицы это: (1) канал, в который уложена мРНК во время трансляции; (2) центр декодирования, где происходит спаривание кодона и антикодона, и (3) сайты связывания тРНК (сайты A, P, E). Сайт A (аминоацил) – место, занимаемое входящей аминоацил-тРНК, сайт P (пептидил) – место, в котором находится тРНК с растущей полипептидной цепью (пептидил-тРНК), сайт E (выход) – место, где происходит диссоциация тРНК от рибосомы. Основные функциональные домены большой субъединицы: (1) сайты связывания тРНК (A, P и E); (2) туннель выхода пептида, который простирается над телом субъединицы, и (3) пептидилтрансферазный центр (ПТЦ). ПТЦ отвечает за образование пептидной связи и располагается в начале туннеля выхода пептида, в консервативной области на границе раздела между двумя субъединицами, которая в основном состоит из рРНК. Сворачивание рРНК в третичные структуры и их ассоциация с рибосомными белками генерируют несколько характерных областей в каждой субъединице. В 40S – это Голова, Шея, Платформа, Тело, Левая ступня, Правая ступня, Плечо и Клюв, а также спираль h44 18S рРНК, в основании которой находится центр декодирования. Основные сайты связывания тРНК (A, P и E) расположены в интерфейсе (на поверхности). Входной туннель для мРНК расположен между головой и плечом. Выходной канал, место выхода 5’-конца мРНК, расположен между головой и платформой. Центр декодирования расположен на поверхности раздела и включает три домена от головы, плеча и спирали h44 18S рРНК. Основные особенности большой субъединицы – центральный выступ, ножка L1 и ножка P1. Сайты связывания тРНК (A, P и E) расположены на стороне интерфейса вместе с ПТЦ. Последний примыкает ко входу в выходной туннель, из которого выходит растущая полипептидная цепь [24]

 

В процессе биосинтеза рибосом происходят транскрипция рибосомной ДНК (рДНК) и процессинг образующихся предшественников рРНК (пре-рРНК) в зрелые молекулы при участии факторов биогенеза рибосом (ФБР) и рибосомных белков (РБ), а также окончательная сборка всех компонентов в зрелые рибосомы. Только правильное протекание всех этих этапов приводит к формированию функциональных рибосом [5]. Наиболее сложным и интересным процессом является биогенез трех рРНК – 18S, 5.8S и 25S/28S, которые транскрибируются РНК-полимеразой I (Pol I) в виде одного длинного предшественника [6, 7]. Необходимость координации синтеза и процессинга рРНК послужила основанием для формирования специализированной структуры внутри ядра – ядрышка.

ЯДРЫШКО – ФАБРИКА СБОРКИ РИБОСОМ

Хромосомы эукариот обычно занимают определенные территории ядра, в которых гены кластеризованы для оптимального использования аппарата транскрипции [8]. Синтез предшественников рРНК и ранние этапы сборки рибосом происходят в области ядра, называемой ядрышко. Структурными детерминантами ядрышка являются ядрышковые организаторы (ЯОР) – области/регионы хромосом, в которых сгруппировано множество копий генов рРНК.

Внутригеномное расположение ЯОР зависит от видовой принадлежности организма. У гаплоидных почкующихся дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) ЯОР локализован на хромосоме 12. У человека ЯОР несут акроцентрические хромосомы 13, 14, 15, 21 и 22 [9–11]. Массивы генов рРНК человека расположены неравномерно на коротких плечах хромосом во вторичных перетяжках между центромерами и теломерами [12, 13]. При делении эукариот ядрышки собираются в конце митоза и остаются функционально активными на протяжении всей интерфазы, распадаясь в начале следующего митоза. Продукция рибосом изменяется в ходе клеточного цикла, достигая максимума в фазе G2 [14]. Морфология ядрышка существенно зависит от условий роста и физиологического статуса клетки [15]. Размер ядрышка коррелирует с пролиферативной активностью клетки; ядрышки быстроделящихся клеток крупнее, чем в клетках с низкой скоростью деления [16]. Объем ядрышка в большинстве опухолевых клеток увеличен по сравнению с клетками, из которых они образовались [17].

Ядрышко – самый крупный отдел ядра, не отделенный мембраной от нуклеоплазмы, его объем составляет 20–25% от объема ядра высших эукариот. По данным электронной микроскопии (ЭМ), более тонкие структуры в составе ядрышка соответствуют основным этапам биогенеза рибосом. Различают фибриллярный центр (ФЦ), плотный фибриллярный компонент (ПФК) и гранулярный компонент (ГК) (рис. 2).

 

Рис. 2. Биогенез эукариотических рибосом. А – общая схема [5]; Б – ядрышки клеток HeLa, фазовый контраст [18]; В – электронная микрофотография ядрышка клеток HeLa. Показаны: гранулярный компонент (ГК), фибриллярные центры (ФЦ) и плотный фибриллярный компонент (ПФК) [19]; Г – тандемные повторы генов рибосомной и транскрибирующиеся рРНК ооцита тритона визуализированы по методу Миллера (http://www.cellimagelibrary.org); Д – взаимное расположение подотделов ядрышек человека [13]; Е – локализация факторов процессинга рибосом UBTF в ПФК и B23 в ГК ядрышек клеток человека А-43, окрашенных специфическими антителами (https://www.proteinatlas.org/)

 

Биогенез рибосом – это векторный процесс, который начинается с синтеза рРНК на границе ФЦ и ПФК, продолжается в ПФК и практически завершается в ГК. Таким образом, ФЦ содержат рДНК, а также субъединицы Pol I, ДНК-топоизомеразы I и фактор UBF [18]. В ПФК происходит синтез, а также ранние стадии процессинга рРНК. Так, фибрилларин, Nopp140 и малые ядрышковые РНК (мякРНК) участвуют в ранних стадиях процессинга рРНК и локализуются в ПФК [18–21]. Мутация основного сайта фосфорилирования казеинкиназой CK2 (мажорного белка гранулярного компонента нуклеофозмина (NPM/B23) человека) приводит к отделению ГК от ФЦ/ПФК, что свидетельствует о переходе между этапами сборки пре-40S и пре-60S субъединиц рибосомы на границе ПФК и ГК. Ядрышковая стадия сборки предшественников SSU и LSU у дрожжей, которая завершается экспортом в нуклеоплазму, занимает разное время. Так, SSU покидают ядрышко примерно через 10 мин после начала сборки, почти вдвое быстрее LSU [21–23]. Распределение этапов созревания рибосом по разным структурам в архитектуре ядрышка у высших эукариот не определено.

Недавно были предложены новые механизмы, управляющие образованием ядрышек на основании многофазной организации, обусловленной разделением фаз жидкость–жидкость [13]. Предполагается, что пре-рРНК рекрутирует определенные белки, что приводит к разделению фаз. Пространственное разделение, физические и композиционные особенности субнуклеолярных фаз могут оптимизировать процессинг пре-рРНК, обеспечивая направленный транспорт и иерархию процессов сборки пре-рибосом. Ранние стадии процессинга пре-рРНК и ковалентная модификация высококонсервативных остатков в составе рРНК (метилирование рибозы, оснований и псевдоуридилирование), которые существенны для структурной организации рибосомы и регуляции процесса трансляции [24–26], происходят в ПФК (рис. 2). Внешний ГК выполняет роль временного «карантина» для неправильно свернутых ядерных белков, которые накапливаются в стрессовых условиях [13, 27].

В протеоме ядрышек человека обнаружены гомологи ~90% дрожжевых белков ядрышка [28]. Классификация функций ядрышковых белков показывает, что ~30% из них связаны с биогенезом рибосом [29]. Нарушение регуляции функционирования ядрышковых белков может приводить к остановке клеточного цикла и апоптозу либо, наоборот, способствовать трансформации клеток и ускорять пролиферацию [30]. РБ также играют важную роль в процессе сборки, поскольку, как полагают, стабилизируют вторичную структуру рРНК, способствуя формированию третичных структур, компетентных для расщепления, и предотвращают неправильный фолдинг. РБ из клеток HeLa (32 белка) можно разделить на две категории в зависимости от их участия в ранних или поздних стадиях процессинга. Момент присоединения РБ к пре-рибосомам коррелирует с их вкладом на стадии расщепления РНК-предшественников [6]. Процессинг пре-рРНК является определяющим фактором формирования зрелых функциональных рибосом, и основное внимание в настоящем обзоре мы уделим именно последовательному созреванию продукта транскрипции Pol I – общего предшественника 18S, 5.8S и 25S/28S рРНК.

БИОГЕНЕЗ РИБОСОМ

Основные стадии процессинга и различия в строении предшественников рРНК дрожжей и человека

В результате транскрипции генов рРНК образуется предшественник пре-рРНК (35S в дрожжах, 47S в клетках человека), в состав которого входят последовательности 18S, 5.8S и 25S/28S рРНК, фланкированные внешними транскрибируемыми спейсерами (5’-ETS и 3’-ETS) и разделенные внутренними транскрибируемыми спейсерами (ITS1, между 18S и 5.8S; ITS2, между 5.8S и 25S/28S) (рис. 3). При последовательном созревании пре-рРНК образуются РНК-интермедиаты. Сворачивание протяженных рРНК – сложная задача, поскольку размер позволяет этим молекулам находиться в альтернативных стабильных нефункциональных структурах. В отличие от относительно слабых взаимодействий, которые поддерживают пространственную структуру белков (например, альфа-спиралей и бета-листов), примерно половина рРНК со сформированной третичной структурой состоит из прочных двойных спиралей в А-форме [13]. Поэтому нелогичным представляется существование протяженных нетранскрибируемых спейсеров ETS и ITS (около половины первичного транскрипта рРНК), которые только усложняют структуру предшественников рРНК. Роль внешних спейсеров, по-видимому, состоит в том, чтобы снизить вероятность мутаций рРНК в результате ошибок РНК-полимераз, которые чаще возникают в 5’- и 3’-концевых частях транскриптов. Хотя последовательности спейсеров различаются, их концы эволюционно консервативны и складываются в несколько шпилечных структур [31]. Последовательности некодирующего спейсера ITS1 менее консервативны [32], что затрудняет предсказание сайтов расщепления даже у близких видов. Последовательности ITS1 млекопитающих обычно в 2–3 раза длиннее, они имеют намного более высокое содержание G + C, чем у дрожжей (мыши – 70.1%; дрожжи – 35.2%) [33, 34].

 

Рис. 3. Схемы созревания транскрипта 35S пре-рРНК у дрожжей Saccharomyces (А) и транскрипта 47S пре-РНК человека (В). Три из четырех рРНК: 18S, 5.8S и 25S (у дрожжей)/28S (у человека), синтезируются Pol I в виде одного длинного транскрипта. Кодирующие последовательности «зрелых» рРНК окружают 5’-, 3’-ETS, ITS1 и ITS2 некодирующие спейсеры. На схеме показано взаимное расположение известных и предсказанных сайтов расщепления. Б – процессинг пре-рРНК у почкующихся дрожжей. Г – упрощенная схема процессинга пре-рРНК у человека. Первичный транскрипт, 47S пре-рРНК, первоначально расщепляется на обоих концах молекулы, по сайтам 01 и 02, образуя предшественник 45S, который процессируется по двум альтернативным путям [6]. Обозначение «>» (например, С2>C1’>C1) обозначает последовательное укорачивание соответствующих 3’- или 5’-концов пре-рРНК с помощью нуклеаз

 

Поскольку рРНК выполняет одновременно структурную и каталитическую функцию, то не удивительно, что ключевые аспекты созревания рибосомных субъединиц – это формирование структурных доменов в рРНК, сворачивание трехмерной структуры, а также сопутствующие этим процессам вырезание и удаление спейсеров из сложных РНП-комплексов. Кроме того, в состав предшественника большой субъединицы пре-60S должны быть включены 5S рРНК и ассоциированные с ней рибосомные белки (рис. 3) [6]. РНК-белковый состав комплексов рибосомных предшественников изучают с использованием комбинации биохимических подходов, в частности, нозерн-блотинга, быстрой амплификации концов кДНК (RACE) в сочетании с секвенированием ДНК, вестерн-блотинга с антителами к РБ и ФСР, а также масс-спектрометрии и криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) высокого разрешения для характеристики элементов вторичной и третичной структуры. Сочетание этих методов позволило картировать основные сайты расщепления пре-рРНК у дрожжей, мыши и человека [6, 35] и определить белково-нуклеиновый состав и 3D-структуру отдельных комплексов.

Биогенез рибосом Saccharomyces cerevisiae, процессинг рРНК

Схема разрезания и укорочения концов пре-рРНК S. cerevisiae представлена на рис. 3А, Б. Rnt1 (гомолог РНКазы III) котранскрипционно гидролизует 3’-ETS по сайту B0 в первичных транскриптах 35S пре-рРНК [35–38]. Последующее расщепление по сайтам A0, A1 и А2 взаимосвязано (рис. 3Б), а в быстрорастущих клетках в 50–70% случаев происходит котранскрипционное расщепление в ITS1. Расщепление по A0, A1 и A2 осуществляет SSU-процессома, содержащая мякРНК U3. Эндонуклеазы Utp24 и Rcl1 гидролизуют пре-рРНК по сайтам A1 и А2 соответственно [39, 40]. Продукты 20S и 27SA2 далее формируют SSU и LSU соответственно. 20S выходит в цитоплазму, превращаясь в 18S после расщепления по сайту D нуклеазой Nob1 (рис. 3).

Созревание пре-рРНК 27SA2 приводит к образованию альтернативных форм 27SB, отличающихся дополнительными 7–8 нуклеотидами на 5’-конце. Примерно 80% 27SA2 по сайту A3 расщепляет РНКаза MRP, а белки Rat1–Rai1 (Rrp17) укорачивают ее до сайта B1S (возможно, вместе с 5’-3’-экзонуклеазой Xrn1). Остальные 20% 27SA2 неизвестная РНКаза режет по сайту B1L, причем гидролиз по B1L и B2 происходит одновременно (рис. 3). В результате расщепления 27S B1S и B1L по сайту C2 внутри ITS2 образуются пре-рРНК 7S (предшественник 5.8S) и пре-рРНК 26S (предшественник 25S). РНК-экзосома, содержащая субъединицы Rrp6, Ngl2 и экзонуклеазу Rex, укорачивает пре-рРНК 7S до сайта E, соответствующего 3’-концу 5.8S. Формирование 3’-конца 5.8S рРНК завершается в цитоплазме, возможно с участием Ngl2, которому приписывают функцию нуклеазы, активной и в ядре, и в цитоплазме. В результате нарушения кинетики процессинга пре-рРНК в точках от A0 до A2 могут образовываться аберрантные рРНК, что происходит при нокдауне генов белков, необходимых для процессинга по сайту А3 пре-рРНК 27SA2: Cic1, Erb1, Nop7, Nop12 и Nop1 (рис. 3) [41]. Неоптимальные условия роста, а также мутации, влияющие на синтез SSU или LSU, влияют на порядок разрезания РНК [42], что приводит к накоплению и расщеплению пре-рРНК 35S сразу в сайте A3, но не в A0, A1 и A2, с образованием 23S, аберрантного продукта, который, по-видимому, не пригоден для созревания 18S рРНК [43].

Процессинг пре-рРНК и присоединение рибосомных белков требуют многих вспомогательных ФСР, в число которых входят РНК-хеликазы, рибонуклеазы, GTP-азы и ATP-азы, РНК-шапероны, а также белки, не обладающие ферментативной активностью [44]. Некоторые ФСР временно блокируют переходы между структурами предшественников субчастиц, предотвращая неправильную укладку рРНК или преждевременное связывание ФСР и РБ, необходимых на более поздних стадиях сборки. По мере структурного «созревания» субъединиц связывание ФСР имитирует присоединение факторов трансляции или субстратов (например, тРНК или мРНК) и, блокируя связывание последних, исключает участие в инициации трансляции незрелых частиц.

Самый ранний крупный комплекс РНП–90S образуется котранскрипционно. Структуры ранних интермедиатов визуализированы при помощи методов крио-ЭМ [45, 46]. Одновременно с транскрипцией рРНК подвергается ковалентным модификациям, большинство из которых сгруппированы в функционально важных доменах и, как полагают, также обеспечивают формирование структуры рРНК [47]. В трехмерной структуре 80S рибосомы человека при помощи крио-ЭМ выявили модификации 130 отдельных положений рРНК (метилирований и псевдоуридинилирований) [48]. Псевдоуридинилирование осуществляют синтазы Cbf5 и Gar1, Nop10 и Nhp2, относящиеся к классу H/ACA мякРНП, а метилирование 2’-O-рибозы – белки, ассоциированные с C/D-box мякРНК, такие, как метилтрансфераза Nop1 (фибрилларин у человека), гетеродимер Nop56–Nop58 и Snu13 [49, 50]. Внесение модификаций, вероятно, осуществляется во время транскрипции и первоначального сворачивания пре-рРНК, поскольку мякРНК более эффективно гибридизуются с частично развернутой пре-рРНК. Некоторые мякРНК, необходимые для сборки рибосом, не модифицируют пре-рРНК, а стабилизируют структуры, выгодные для сборки и созревания пре-рибосомных частиц. Предшественники субъединиц также модифицируют специфические метилтрансферазы [5, 51] и ацетилазы [52], не требующие участия мякРНК.

В сборке дрожжевых рибосом участвуют 19 РНК-хеликаз, включая хеликазы с DEAD-box и DEAH-box, но их роль в этом процессе пока остается неясной [53]. Три хеликазы (Has1, Mtr4 и Prp43) вовлечены в сборку обеих субъединиц [54, 55]. Энергетику процесса обеспечивают GTP-азы (Bms1, Nog1, Nog2, Nug1, Lsg1 и Efl1), АТP-азы (Rio1, Rio2 и Fap7) и ААА-АТPазы (Mdn1, Drg1 и Rix7) [56]. Роль этих факторов заключается в поддержании необратимости процессов сборки.

Процессинг ITS2 дрожжей

ITS2 – структурный элемент, который служит основой для нескольких этапов сборки 60S, аналогично 5’-ETS на ранних стадиях созревания 18S рРНК. Удаление ITS2, расположенного между 5.8S и 25S рРНК, считается одним из наиболее сложных этапов сборки рибосом. Несмотря на небольшую длину (всего несколько сотен нуклеотидов), ITS2 дрожжей сильно структурирован и образует плотное консервативное ядро [57, 58]. Изучение структуры пре-рРНК in vivo показало, что ITS2 складывается в длинную шпилечную структуру, на самом конце стебля которой расположен участок расщепления С2 (рис. 4) [59]. Нарушения последовательности и структуры шпильки блокируют процессинг ITS2, указывая на огромное значение для сборки рибосом [60, 61]. Как следует из крио-ЭМ-структуры, у основания пре-60S ITS2 уложен в форме лап при участии нескольких факторов сборки [62–64]. Предложена модель, согласно которой ITS2 рРНК и связанные с ней факторы биогенеза (Nsa3, Nop7, Erb1, Rlp7, Nop15) облегчают гибридизацию 5.8S и домена I 25S рРНК. Правильность этой модели подтверждается данными о том, что мутации в этих белках ингибируют процессинг ITS2 на ранних стадиях [65–68].

Существует три фазы процессинга ITS2: (1) расщепление и фосфорилирование сайта C2 комплексом Las1–Grc3; (2) гидролиз 5’-конца экзонуклеазой Rat1; (3) гидролиз 3’-конца РНК-экзосомой (рис. 4). Процессинг ITS2 активирует тетрамерный комплекс ферментов из двух димеров эндонуклеазы семейства HEPN Las1 с полинуклеотидкиназой Grc3 (функционируют только в виде димеров, уровень белков корегулируется) [69]. N-Концевой домен HEPN содержит каталитический мотив RφxxxH (φ – это H, D или N, а x – любая аминокислота) [70]. Дефицит ортолога Las1 дрожжей, LAS1L (Las1-like) млекопитающих, приводит к ингибированию процессинга ITS2 и пролиферации клеток [71]. Истощение клеток дрожжей по Las1 также блокирует процессинг ITS2, что указывает на консервативность функций Las1 в процессинге ITS2 у эукариот [69, 72]. Расщепление С2 и фосфорилирование являются связанными процессами, фосфорилирование препятствует повторному лигированию продуктов расщепления С2, 7S пре-рРНК с 2’-3’-циклофосфатом и 26S пре-рРНК с 5′-гидроксилом [60, 61, 73]. Grc3 рекрутирует 5′ → 3′ экзонуклеазу Rat1 (Xrn2 млекопитающих) к сайту C2 26S пре-рРНК [61, 74, 75]. Rat1/Xrn2 (не специфичная к определенной последовательности) гидролизует одноцепочечную РНК с концевым 5’-монофосфатом, в направлении 5′ → 3′ [76]. Дрожжевая Rat1 и активирующий ее кофактор, нуклеаза Rai1, образуют димерный комплекс, который связывает Las1-Grc3 через Grc3 [73] в пре-60S частицах [73, 76, 77]. Cвязь между Rat1-Rai1 и Grc3 достаточно слабая, что подразумевает дополнительные взаимодействия в сайте C2 [60, 73, 78]. Аминокислотные последовательности Grc3/Nol9 и Rat1/Xrn2 очень консервативны, что предполагает консервативность Grc3-зависимого рекрутирования Rat1 к сайту C2. Детали молекулярного взаимодействия Grc3/Nol9 с Rat1/Xrn2 неизвестны, что затрудняет понимание механизма укорочения 5’-конца ITS2.

 

Рис. 4. Структура и созревание пре-рРНК дрожжей. А – 25S рРНК содержит шесть доменов (I–VI) вторичной структуры. 5.8S рРНК (показана черным) образует комплементарное взаимодействие с доменом I 25S рРНК (адаптировано из https://crw-site.chemistry.gatech.edu/). Б – схема вторичных структур ITS1 и 2 дрожжей и человека. Знаком «V» обозначены сайты расщепления. Предсказанные сайты отмечены знаками вопроса, подчеркиваниями обозначены сайты связывания экзонуклеазы у человека. В – модель процессинга ITS2 РНКазой PNK [49, 52]. Г – схема взаимодействия ядерной РНК-экзосомы с пре-60S [78]. Д – удаление ITS2 из частицы пре-60S путем действия ферментов процессинга РНК. Показаны промежуточные соединения во время удаления ITS2 [5]

 

РНК-экзосома гидролизует 3’-конец 7S пре-рРНК после разрезания 5’-конца ITS2 (рис. 4). РНК-экзосома представляет собой мультисубъединичный 3′ → 5′-рибонуклеазный комплекс, гидролизующий любые известные формы РНК [79, 80]. В ее составе выделяют ядро из 9 субъединиц (Exo-9), образующих двухслойное кольцо с центральным каналом (рис. 4) [78, 79, 81–83]. Ядро Exo-9 не обладает каталитической активностью и нуждается в многочисленных партнерах для деградации РНК. Каталитическая активность РНК-экзосомы зависит от фермента Rrp44, обладающего эндонуклеазной и 3’ → 5’-экзонуклеазной активностью [84, 85]. Rrp44 связывает ядро Exo-9, образуя комплекс Exo-10 [79, 81], который взаимодействует с дополнительной 3’ → 5’ нуклеазой, Rrp6, формируя Exo-11 [82, 86–89]. Дополнительные белки Mpp6, Rrp47 и Rrp6 привлекают в экзосому кофактор Mtr4, который усиливает связывание комплекса с пре-рибосомами. Взаимодействие Mtr4 с Nop53 направляет Exo-11 к ITS2, а с Utp18 – к 5’-ETS (рис. 4Д) [90]. Хеликаза Mtr4 расплетает конец ITS2 в направлении 3′ → 5′ [91–93], обеспечивая Rrp44 возможность гидролизовать 3’-конец пре-рРНК 7S. Результирующий транскрипт кодирует 5.8S с довеском из 30 нуклеотидов ITS2 (рис. 4) [92, 94, 95]. Далее ITS2 расщепляет нуклеаза Rrp6, формируя 6S пре-рРНК [92]. Недавняя крио-ЭМ-структура РНК-экзосомы показала, что она претерпевает структурные перестройки при связывании с пре-60S [78, 96], образуя внутри ядра РНК-экзосомы канал, через который 7S пре-рРНК попадает в активный сайт экзонуклеазы Rrp44 [78, 95, 96] (рис. 4).

Процессинг рРНК человека

Процессинг 18S рРНК человека включает больше шагов, чем в клетках дрожжей [23, 35] (рис. 3). На первом этапе процессинга первичный транскрипт 47S (рис. 3) укорачивается с обоих концов по сайтам А0 (или 01) и 02 с высвобождением 5’- и 3’-ETS, соответственно, и образованием предшественника 45S пре-рРНК (рис. 3), который затем укорачивается посредством двух альтернативных путей. В клетках человека расщепление 47S пре-рРНК в сайтах А0 и 02 скоординировано во времени. Нарушение этой координации приводит к накоплению интермедиата 46S. 45S пре-рРНК процессируется с помощью параллельных путей (1 и 2) с образованием многочисленных промежуточных продуктов (рис. 3Г). Важную роль в процессинге (помимо эндонуклеаз) играют также экзонуклеазы, укорачивающие рРНК с концов.

Часть молекул пре-рРНК человека расщепляется, по-видимому, котранскрипционно, как и в клетках дрожжей. Предполагается, что у млекопитающих пре-рРНК котранскрипционно расщепляется только по сайту A’ [97]. Стоит отметить, что существуют условия, благоприятствующие одному из альтернативных путей. Например, мутации в U3 или U8 мякРНК нарушают порядок расщепления пре-рРНК [98]. Первое расщепление 47S пре-рРНК происходит по сайту 01, расположенному на несколько сотен нуклеотидов ниже старта транскрипции, в области связывания C/D мякРНК U3 в 5’-ETS. Порядок расщепления предшественников зависит также от вида и типа клеток, физиологических условий и стадий клеточного цикла и нарушается при патологиях [6, 99–101].

Ключевые ФСР и РБ, участвующие в процессинге пре-рРНК, а также анализ различий в аппарате процессинга рРНК дрожжей и человека будут приведены при рассмотрении деталей сборки отдельных предшественников SSU и LSU.

Хотя синтез и созревание рРНК являются ключевыми событиями в биогенезе субъединиц рибосом, не меньшее значение имеют и другие аспекты этого процесса, такие, как включение в структуру на определенных этапах рибосомных белков, а также ФСР (рис. 5). В процессе сборки рибосом реализуются четыре основных принципа: (1) постепенное снижение конформационной свободы пре-рРНК; (2) последовательность и временная динамика связывания отдельных факторов сборки, обеспечиваемых молекулярной мимикрией и молекулярными переключателями; (3) необратимость ключевых контрольных точек, которая зависит от потребления энергии и ферментов, изменяющих длину и структуру РНК; (4) структурная и функциональная коррекция функциональных центров обеих рибосомных субчастиц.

 

Рис. 5. Факторы и комплексы, участвующие в сборке малой субъединицы дрожжей. Показаны основные стадии созревания 40S субъединицы дрожжей. Сверху представлена рДНК, в которой выделены основные домены 18S рРНК: 5'-ETS, ITS1, 5'-домен, центральный домен, 3'-мажорный, 3'-минорный домены. Там же указаны сайты (A0, A1, D и A2). Ниже приведены промежуточные пре-рибосомные частицы: комплекс 5'-ETS, процессома SSU и пре-40S. Промежуточные компоненты комплексов пре-рРНК указаны в квадратных скобках под каждой частицей. На данном рисунке приведены факторы сборки рибосом и комплексы с известной структурой в виде изображений, структуры которых не установлены – в виде текстовых аббревиатур. Белки, которые присоединились к растущей процессоме SSU на более ранней стадии, показаны как «прозрачные», в отличие от новых, непрозрачных компонентов. Адаптировано из [44]

 

Сборка 90S пре-рРНП

По мере выхода транскрипта из контакта с Pol I 5’-ETS рРНК складывается в структуры «стебель–петля», создавая платформу для присоединения ФСР, РБ, а также сворачивания четырех доменов SSU (рис. 6А). Поскольку эти структуры формируются котранскрипционно, они создают сайты посадки ряда комплексов ФСР, включая молекулярные шапероны UTP-A, UTP-B и мякРНК U3, обеспечивая упорядоченность сборки. На этом этапе основную роль играют шпилечные структуры, образуемые 5’-ETS (рис. 6А, Б) [44]. Значительная вариабельность первичных структур 5’-ETS и ITS разных видов свидетельствует о ключевой роли в биогенезе рибосом пространственной структуры, формируемой этими элементами [102]. Спариваясь с основаниями рРНК, U3 мякРНК делает структуру рРНК жесткой. В крио-ЭМ-структуре 90S можно выделить частично выступающий комплекс 3’-концевой части мякРНК U3 с основными факторами C/D-box (Nop1, Nop56, Nop58, Snu13, Rrp9). Одноцепочечная 5’-концевая часть U3 глубоко проникает внутрь частицы SSU, гибридизуясь с короткими консервативными нуклеотидными последовательностями 18S рРНК и 5’-ETS (рис. 6Б). Этот процесс сопровождается образованием 5’- и 3’-петель и способствует выщеплению 18S пре-рРНК за счет образования Box A и Box A′ [44, 103–109] (рис. 6Б). Непосредственная близость этих сайтов к 5′-области U3 мякРНК обеспечивает критическое пространственное ограничение, задающее топологию созревающей частицы. Комплекс, содержащий свернутый 5’-ETS 18S пре-рРНК с нерасщепленным сайтом А1 и ранние РБ, внедряется в структуру, образованную факторами биогенеза (~60 белков) и мякРНК U3 (рис. 6, табл. 1). Для своевременного расщепления в сайтах А1 и А2 необходимо зависящее от U3 формирование конформации 35S пре-рРНК, которая препятствует образованию центрального псевдоузла – характерной структуры, расположенной в центре декодирования в зрелой 18S рРНК (рис. 6). Ряд ранних ФСР (Utp11, Sas10, Mpp10 и Fcf2) (рис. 5) ограничивают домены пре-рРНК внутри частицы, связываясь либо с белком, либо с элементами РНК. В 90S пре-рибосоме только 5’-домен имеет конформацию, близкую к зрелой, и, соответственно, содержит РБ (рис. 6). Центральный домен виден только частично, а 3’-концевые домены невозможно распознать в структуре 90S. Таким образом, сворачивание зарождающейся 18S рРНК происходит в направлении от 5’- к 3’-концу, но блокируется на промежуточных стадиях, которые требуют привлечения дополнительных ФСР (рис. 5, 6). В структуре 90S субчастицы обнаружена GTP-аза Bms1. Считается, что этот фермент после гидролиза GTP инициирует конформационные изменения, необходимые для процессинга пре-рРНК и превращения 90S в пре-40S субчастицу. В соответствии с этой гипотезой, Bms1 расположен на границе раздела ряда доменов пре-18S, контактируя с несколькими ФСР, стабилизирующими переходную структуру 90S (рис. 5).

 

Рис. 6. Схема доменных перестроек при созревании 40S субъединицы. А – 18S рРНК содержит три домена вторичной структуры: 5’-домен, центральный домен, 3’-мажорный и 3’-минорный домены (адаптировано из https://crw-site.chemistry.gatech.edu/); Б – схематическое изображение процессомы SSU (слева) и зрелой 18S (справа). Домены 18S представлены в виде геометрических фигур разного цвета: зеленый – 5’-домен, синий – центральный, желтый – 3’-мажорный, красный прямоугольник – 3’-минорный домен, розовая линия U3 РНК [13]; В – взаимодействия пар оснований между дрожжевой U3 мякРНК и 18S частью дрожжевой пре-рРНК. Три детально описанных взаимодействия между Box A и Box A’ в мякРНК U3 и тремя сегментами 18S части пре-рРНК, которые участвуют в формировании структуры центрального псевдоузла в зрелой 18S рРНК [23, 35]; Г – модель образования 90S и ее превращения в пре-40S. Модули мякРНП UTP-A (желтый), UTP-B (голубой) и U3 (розовый) котранскрипционно связываются с 35S пре-рРНК. Дальнейшее уплотнение приводит к образованию 90S комплекса. Общая укладка 5’-домена 18S рРНК напоминает «зрелую» конформацию, но при трансформации пре-40S пре-рибосомы 90S в зрелую малую 40S субъединицу необходимы структурные перестройки в центральном, 3’-мажорном (оранжевый) и 3’-минорном (красный) доменах [23, 35]. Д – схема трансформации 90S в пре-40S при расщеплении A1. Модули факторов сборки и выбранные белки окрашены и помечены соответствующим образом. Хеликаза Dhr1 показана в виде хватающей руки

 

Таблица 1. Факторы сборки малой рибосомной субъединицы [44]

Факторы биогенеза рибосом компоненты SSU у Saccharomyces cerevisiae
Номер кластера			Человек	S. cerevisiae	Функция
2	2	8	DDX47	Rrp3	DEAD-box-хеликаза
6	2	2	DDX49	Dbp8	DEAD-box-хеликаза
1	1	1	DDX42	Rok1	DEAD-box-хеликаза
1	1	1	EIF4A3	Fal1	DEAD-box-хеликаза
2			Rrp36	Rrp36	Структурный
11	11		MYBBP1A	Pol5	То же
2	2		ABT1	Esf2	«
1	1	1	Esf1	Esf1	«
3			Utp23	Utp23	«
4	4	11	NOC2L	Noc2	«
8	3	3	RBM19	Mrd1	«
		2	C14orf21	Nop9	«
1			Rrp8	Rrp8	рРНК-метилтрансфераза
				Компоненты H/ACA
		2	Gar1	Gar1	Кофакторпсевдоуридинсинтазы
2	2		Nhp2	Nhp2	Кофакторпсевдоуридинсинтазы
			Nop10	Nop10	Кофактор псевдоуридинсинтазы
				Комплекс UtpA
2	2	2	CIRH1A	Utp4	Структурный
2	2	5	WDR43	Utp5	То же
2	2		HEATR1	Utp10	«
1	1	1	Utp15	Utp15	«
5	5	2	WDR75	Utp17/Nan1	«
				Комплекс UtpB
2	2	2	PWP2	Utp1/Pwp2	«
2	8	8	Utp6	Utp6	«
2	2	2	WDR3	Utp12	«
2	2	2	TBL3	Utp13	«
2	2		Utp18	Utp18	Структурный, несет мотив связывания экзосомы
2	2	2	WDR36	Utp21	Структурный
				U3 snoRNP
2	2	2	Nop56	Nop56	BoxC/D мякРНПосновной компонент
2	2		Nop58	Nop58	BoxC/D мякРНПосновной компонент
2	2	2	FBL	Nop1	BoxC/D мякРНПосновной компонент
2	2	11	NHP2L1	Snu13	BoxC/D мякРНПосновной компонент
2	2	2	Rrp9	Rrp9	Специфический фактор U3 мякРНК
				Комплекс Mpp10
8	8	8	MPHOSPH10	Mpp10	Структурный
2	2	2	Imp3	Imp3	То же
2	2	8	Imp4	Imp4	«
				Отдельные факторы
	2	8	DCAF13	Sof1	«
8	8	8	WDR46	Utp7	«
2		2	DNTTIP2	Fcf2	«
2	2	8	FCF1	Utp24	A1, A2 нуклеаза
1	2		UTP3	Sas10/Utp3	Структурный, несет мотив связывания экзосомы
2	2	8	UTP11L	Utp11	Структурный
				5’-домен
2	2	8	AATF	Bfr2	То же
2	2	8	NOL10	Enp2	«
2	2	2	NOL6	Utp22	«
				Центральный домен
2	8	8	RRP7A	Rrp7	«
8	8	4	PDCD11	Rrp5	«
1	2		Krr1	Krr1	«
1	2		BYSL	Enp1	«
				3’-главный домен
2	2	2	NOP14	Nop14	«
2	2	2	NOC4L	Noc4	«
7	7	7	Rrp12	Rrp12	«
1			NAT10	Kre33	Цитозин ацетилтрансфераза/хеликаза
1	2	2	Bms1	Bms1	GTP-аза
2	2		Rcl1	Rcl1	Структурный
1	1		EMG1	Emg1/Nep1	рРНК-метилтрансфераза
4	4	4	RSL1D1	Utp30	Структурный
6	6	6	Pno1	Pno1	То же
2	2	8	Utp20	Utp20	«
8	8	4	UTP14A	Utp14	Dhr1-связывание
				Rrt14	«
				Faf1	«
				Dhr1	DEAH-box-хеликаза
2			Nob1	Nob1	Нуклеаза сайта D
	5	5	DHX33	Dhr2	DEAH-box-хеликаза
1			DHX35
1	1		C1orf107	Utp25	Структурный
10	10	10	WBSCR22	Bud23	рРНК-метилтрансфераза
			TRMT112	Trm112	Адаптор метилтрансферазы
9	9	9	Ltv1	Ltv1	Структурный
		4	Tsr1	Tsr1	То же
		4	RIOK1	Rio1	«
	10		RIOK2	Rio2	«
			CSNK1A1	Hrr25	Казеинкиназа
	4	8	DIMT1L	Dim1	рРНК-деметилаза

 

Приблизительно 18 из 60 ФСР в частице 90S представляют собой β-пропеллерные белки, служащие основой для межбелковых взаимодействий, которые обычно формируются в процессе образования макромолекулярных комплексов [110]. Кроме того, несколько белков с повторами Trp и Asp (WD) в составе 90S связываются непосредственно со специфическими сайтами рРНК. Другая большая группа ФСР 90S – это α-спиральные белки. Большие белки Utp20 (~220 кДа) и Utp10 (~180 кДа) связаны друг с другом, достигая отдаленных областей на частице 90S своими длинными α-спиралями. Например, Utp10 простирается от основания 90S, где расположен 5’-ETS, до вершины 90S (5’-домен), где он связывается с Utp20, обернутым вокруг головы частицы 90S (рис. 5, 6). Такие отдаленные контакты облегчают связь между различными областями и/или способствуют распознаванию конформации, общей для согласования этапов созревания [5]. Некоторые факторы биогенеза 90S частично или полностью развернуты. Эти полипептиды находятся как на поверхности, так и глубоко погружены в структуру 90S субчастиц. В качестве типичного примера можно привести Mpp10, который, наматываясь вокруг 90S, контактирует с Imp3, Imp4, Bms1, Utp12, Utp13 (UTP-B) и некоторыми частями 18S рРНК (рис. 5, 6). Аналогично, Nop14 своими длинными N- и C-концевыми участками связывает Noc4, Emg1 и Rcl1. Эти элементы не только стабилизируют комплекс 90S, но и участвуют в дальних взаимодействиях и/или в конформационном зондировании [5].

Последний этап преобразования 90S – стадия отделения комплекса пре-40S. Этот шаг тесно связан с расщеплением предшественника 35S по сайтам А1 и А2 на первом этапе пути биогенеза предшественника большой субчастицы 60S. Интересно, что Utp24 расположен близко к сайту A1 в частице 90S, но не может выполнять свою функцию, потому что другой ФСР, Sof1, маскирует сайт расщепления A1. Таким образом, для перехода пре-рибосомы 90S на следующую стадию сборки требуются значительные конформационные перестройки, вызванные взаимодействием с ней новых ФСР (например, хеликаз) и/или гидролизом макроэргических связей. В частице 90S присутствует несколько дополнительных ферментов, например, ацетилтрансфераза Kre33 или метилтрансферазы Nop1 и Emg1. Несмотря на то что РНК-хеликазы вовлечены в структурные перестройки РНК, включая диссоциацию мякРНК, в 90S комплексе они отсутствуют. Можно предположить, что переход 90S в пре-40S стимулируется хеликазой Dhr1/Ecm16, так как показано, что она нарушает спаривание оснований между мякРНК U3 и пре-рРНК и участвует в отщеплении 5’-ETS [111, 112]. Многие факторы связывают пре-рРНК временно и только до расщепления по сайту A2. К ним относят небольшие РНК (U14, snR10 и snR30 [113, 114]) и белки, которые связаны с каждым из субдоменов 18S рРНК [115–117], хотя их роль в настоящее время мало понятна (pис. 5).

Взаимодействие белков, таких, как Mpp10, Utp11 и Sas10 (рис. 5), и спаривание оснований мякРНК U3 с 5’-ETS и 18S рРНК (pис. 5) обеспечивают дополнительную устойчивость частицы, преимущественно действуя как локальные стабилизаторы структурных элементов РНК [31, 44]. Белки, содержащие спиральные повторы (Nop14, Noc4, Rrp5, Utp10 и Utp20) и играющие в основном структурную роль, а также некоторые ферменты, такие, как метилтрансфераза Emg1 [118], ацетилтрансфераза-хеликаза Kre33 [52] и GTP-аза Bms1 [31, 52], расположены во внешних областях процессомы SSU. Временной порядок, в котором ферменты действуют на инкапсулированные пре-18S рРНК, еще предстоит определить.

Переход от 90S пре-рРНП к 40S пре-рРНП. Отделение 5’-ETS

Ингибирование РНК-экзосомы в результате мутации в Utp18 [53] или остановка сборки 90S на укороченной c 3’-конца пре-рРНК [46, 119, 120] стабилизируют комплекс 5’-ETS РНК с UTP-A, UTP-B, U3 мякРНК и рядом других факторов биогенеза, отделяемый на этапе перехода от 90S к пре-40S субчастице [5, 53]. Деградация 5’-ETS РНК-экзосомой должна приводить к рециркуляции факторов биогенеза [90, 91].

Дальнейшие этапы созревания требуют координированного расщепления по сайту A1 5’-ETS и A2 ITS1, что служит сигналом к разделению 18S рРНК и 5.8S/25S рРНК (рис. 6) [5, 36, 44].

Диссоциация факторов обеспечивает возможность образования контактов между четырьмя доменами 18S рРНК, что уплотняет структуру (pис. 6). Крио-ЭМ-структуры, показывающие переход от 90S к пре-40S, позволили выявить семь промежуточных состояний пре-рибосомных частиц Pre-A1, Post-A1, Dis-C, Dis-A и Dis-B, последовательно сменяющих друг друга в процессе биогенеза (рис. 6Д) [121].

В состоянии Pre-A1 наблюдается позиционирование спирали h21 пре-18S рРНК в ее зрелое/правильное положение (рис. 6Д). Одновременно с расщеплением по сайту A1 изменения структуры приводят к образованию промежуточного продукта Post-A1. Последовательная диссоциация нескольких модулей факторов сборки через промежуточные состояния Dis-C, Dis-A и Dis-B приводит к постепенному упрощению комплекса при сохранении основных взаимодействий в 90S субчастице. Вероятно, решающий шаг в демонтаже промежуточного продукта 90S зависит от степени созревания доменов пре-40S, что отражается в степени его уплотнения. Уплотнение рРНК происходит в результате ремоделирования структуры рРНК и РНП, что делает возможным образование центра декодирования [44]. Степень уплотнения может быть сигналом разборки каркаса 5’-ETS, что видно из структур, предшествующих расщеплению A1 [90]. Это предположение согласуется c зависимостью расщепления A1 от активности хеликазы Mtr4, возможно, ремоделирующей 5’-ETS [103]. Поворот и смещение спиралей РНК, начинающиеся в 3’-области 5’-ETS, делают возможным перемещение Pno1 и h45 и, одновременно, присоединение хеликазы Dhr1, которая формирует часть спирали h1 рРНК, необходимой для разрезания A1 эндонуклеазой Utp24. Этот сложный процесс сопутствует диссоциации нескольких факторов, дальнейшей дестабилизации промежуточного 90S комплекса и вытеснения 5’-ETS. В результате происходит высвобождение РНК-белковых комплексов и образование пре-40S (рис. 5) [121].

Экспорт пре-40S частиц

Внутри 90S комплекса образуется пре-рРНК 20S (рис. 3), которая содержит 18S рРНК и часть ITS1. Пре-рРНК 20S является компонентом самых ранних пре-40S частиц. Пре-40S связываются с несколькими ФСР – белком ядрышка Tsr1 и цитоплазматическими белками Ltv1, Rio2 и Nob1 (рис. 5) – и быстро транспортируются в цитоплазму. Из-за большого размера пре-рибосомы перемещаются через ядерные поры по одной. Кариоферин Crm1/Xpo1 при участии Ran/Gsp1 переносит их в цитоплазму GTP-зависимым способом [122]. Rrp12 вместе с Crm1 связывается с 90S и участвует в процессинге 35S пре-рРНК по сайту A0 [123]. Снижение количества Rrp12 либо Crm1 вызывает накопление пре-40S комплекса в нуклеоплазме [124]. По крайней мере три ФСР: Dim2, Ltv1 и Rio2, присутствующие в пре-40S частицах, содержат предсказанные или функциональные сигналы экспорта из ядра, но ни один из них по отдельности не является необходимым для экспорта. Функции других факторов, участвующих в экспорте субъединиц пре-40S, на настоящий момент не установлены.

Процессинг пре-40S субчастиц в цитоплазме

Частицы пре-40S, согласно данным, полученным биохимическими и структурными методами, имеют относительно простой состав ФСР при переходе к зрелой структуре 18S рРНК. Первая структура частицы пре-40S, полученная при помощи крио-ЭМ, выявила почти сформированные 5’- и центральный (платформенный) домены, тогда как 3’-домен (области «головы» и «клюва») еще не достиг зрелой конформации. Пре-40S субчастица, попавшая в цитоплазму, содержит семь ФСР, способствующих событиям позднего созревания (рис. 7). В цитоплазме происходят два основных события: структурные перестройки, формирующие «клюв», и расщепление 20S пре-рРНК по сайту D эндонуклеазой Nob1. Они тесно связаны с механизмами контроля качества и проверкой функциональных центров, которые гарантируют, что рибосомные субъединицы трансляционно компетентны [125]. Созреванию «клюва» способствует высвобождение ФСР и факторов экспорта, стабильное присоединение нескольких рибосомных белков и конформационная перестройка, результатом которой является формирование сайта декодирования. Фосфорилирование белков Ltv1 и Enp1 киназой Hrr25 позволяет им вытеснить и правильно разместить зрелый белок Rps3, что способствует Nob1-зависимому расщеплению 20S пре-рРНК по сайту D [122].

 

Рис. 7. Поздние стадии созревания субъединиц рибосом человека и дрожжей и субклеточная локализация основных участников сборки. А – промежуточные продукты пре-рибосомы 40S у дрожжей S. cerevisiae (слева) и у человека H. sapiens (справа). Стабильное выявление двух дополнительных пре-рРНК (30S и 21S) в клетках человека указывает на то, что существуют по крайней мере две отдельные стадии раннего созревания, которые не наблюдаются у дрожжей. Сходные составы цитоплазматических частиц пре-40S предполагают сходство позднего созревания у дрожжей и человека. Б – схема контроля качества цитоплазматической субъединицы пре-40S. Указаны только факторы сборки с известными сайтами связывания [125]

 

Данные крио-ЭМ частиц пре-40S дрожжей и человека выявили значительное структурное подобие позиций ассоциированных поздних ФСР, которые занимают функционально важные сайты и блокируют формирование функциональных рибосом [5, 126–128]. В частности, ФСР Tsr1, Enp1, Rio2 и Pno1/Dim2 совместно контролируют неполностью сформированные сайты в составе пре-40S: центр декодирования и мРНК-связывающую канавку (рис. 7). На ранних этапах Enp1 и Ltv1 занимают сайт связывания рибосомного eS10 в 3’-мажорном домене («голова» и «клюв»), диссоциируя при фосфорилировании протеинкиназой Hrr25 [5, 129–131]. Диссоциация Enp1/Ltv1 приводит к присоединению eS31 и перемещению С-концевого домена uS3, что стабилизирует взаимодействие между «телом» и «головой» 40S [132]. Механизм своевременного расщепления 20S пре-рРНК эндонуклеазой Nob1 может быть объяснен с помощью крио-ЭМ-структур. РНК-связывающий белок Pno1 маскирует сайт расщепления на 3’-конце зрелой 18S рРНК. Конформационная перестройка и взаимодействие пре-40S субчастицы со зрелой 60S субчастицей являются проверочными шагами, необходимыми для взаимодействия с Nob1, осуществляющей превращение 20S пре-рРНК в 18S рРНК [5, 38, 133–137]. Крио-ЭМ-анализ поздних пре-40S частиц человека подтверждает модель, в которой Rio1-АТP взаимодействует с рибосомным белком RPS26, вытесняя Dim2 с 3’-конца 20S пре-рРНК. В результате, пре-рРНК становится доступной для взаимодействия с эндонуклеазой Nob1. Гидролиз ATP и высвобождение ADP приводят к диссоциации комплекса Rio1 и 40S субъединицы. Механизм блокировки с двумя ключами – Rio1 и RPS26 – гарантирует согласованность преобразования частиц в компетентные для трансляции 40S субчастицы [138]. Координация образования 80S-подобной частицы с окончательным созреванием 18S рРНК гарантирует, что только правильно собранные 40S субчастицы будут участвовать в трансляции.

Таким образом, несмотря на обилие данных, полученных для S. сerevisiae, и высокую консервативность биогенеза рибосом у эукариот, архитектура процесссинга общего для обеих субъединиц 90S предшественника и предшественника малой 40S субъединицы у высших эукариот претерпела значительные изменения, детали которых еще предстоит изучить.

Дальнейшее описание биогенеза большой 60S субъединицы будет представлено в следующей части обзора.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-04-00796 А «Анализ белково-нуклеинового состава интермедиатов сборки рибосомных субчастиц в генетически модифицированных клетках человека».

Об авторах

Анастасия Андреевна Моралева

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: deryabin95@mail.ru
Россия, 117997, Москва

Александр Сергеевич Дерябин

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: deryabin95@mail.ru
Россия, 117997, Москва

Юрий Петрович Рубцов

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: deryabin95@mail.ru
Россия, 117997, Москва

Мария Петровна Рубцова

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: deryabin95@mail.ru
Россия, 117997, Москва; 119991, Москва

Ольга Анатольевна Донцова

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Сколковский институт наук и технологий

Email: deryabin95@mail.ru
Россия, 121205, Москва; 119991, Москва; 117997, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы