ل س م

الموسوعة الحرة
حلقة سداسية من بروتين LSm Hfq تظهر العمود الفقري للببتيد، حيث يكون كل بروتين بلون مختلف، ويمثل كل خيط بيتا كشريط، وكل حلزون ألفا كأسطوانة، وأوليجونوكليوتيد RNA كقوس بزاوية 300 درجة
نطاق LSM
البنية البلورية للبروتين المرتبط بـ sm من p. abyssi الوحدة البيولوجية هي heptamer
المعرفات
رمزإل إس إم
بفامPF01423
انتربروحقوق الملكية الفكرية 001163
سكوب21d3b / نطاق / SUPFAM
سي دي ديسي دي 00600
الهياكل البروتينية المتاحة:
بفام  الهياكل / ECOD  
قاعدة بيانات البروتينقاعدة بيانات RCSB؛ PDBe؛ PDBj
مجموع قاعدة بيانات PDBملخص الهيكل

في علم الأحياء الجزيئي ، بروتينات LSm هي عائلة من البروتينات التي تربط الحمض النووي الريبي وتوجد في كل كائن خلوي تقريبًا . LSm هو اختصار لـ "مثل Sm"، لأن أول أعضاء عائلة بروتينات LSm التي تم تحديدها كانت بروتينات Sm . يتم تعريف بروتينات LSm من خلال بنية ثلاثية الأبعاد مميزة وتجميعها في حلقات من ستة أو سبعة جزيئات بروتين LSm فردية ، وتلعب عددًا كبيرًا من الأدوار المختلفة في معالجة mRNA وتنظيمه.

تم اكتشاف بروتينات Sm لأول مرة كمستضدات مستهدفة بواسطة ما يسمى بالأجسام المضادة لـ Sm في مريض مصاب بنوع من الذئبة الحمامية الجهازية (SLE)، وهو مرض مناعي ذاتي منهك . وقد تم تسميتها ببروتينات Sm تكريمًا لستيفاني سميث، وهي مريضة عانت من الذئبة الحمامية الجهازية. [1] تم اكتشاف بروتينات أخرى ذات هياكل متشابهة جدًا لاحقًا وتم تسميتها ببروتينات LSm. لا يزال يتم التعرف على أعضاء جدد من عائلة بروتينات LSm والإبلاغ عنها.

تُصنَّف البروتينات ذات البنى المتشابهة في تسلسل هرمي من عائلات البروتينات والعائلات الفائقة والطيات. تُعد بنية بروتين LSm مثالاً على ورقة بيتا صغيرة مطوية في برميل قصير. تتجمع بروتينات LSm الفردية في حلقة دائرية مكونة من ستة أو سبعة أعضاء (يُطلق عليها بشكل أكثر دقة اسم " الطور" )، والتي ترتبط عادةً بجزيء RNA صغير لتكوين مركب ريبونوكليوبروتين . يساعد طور LSm جزيء RNA على افتراض والحفاظ على بنيته ثلاثية الأبعاد المناسبة. اعتمادًا على بروتينات LSm وجزيء RNA المتورطين، يسهل مركب الريبونوكليوبروتين هذا مجموعة واسعة من معالجة RNA بما في ذلك التحلل والتحرير والربط والتنظيم.

المصطلحات البديلة لعائلة LSm هي LSm fold و Sm-like fold ، وأنماط الأحرف الكبيرة البديلة مثل lsm و LSM و Lsm شائعة ومقبولة على حد سواء.

تاريخ

اكتشاف مستضد سميث

تبدأ قصة اكتشاف أول بروتينات LSm بشابة تدعى ستيفاني سميث، التي تم تشخيصها في عام 1959 بمرض الذئبة الحمامية الجهازية (SLE) ، واستسلمت في النهاية لمضاعفات المرض في عام 1969 عن عمر يناهز 22 عامًا. [1] خلال هذه الفترة، عولجت في مستشفى جامعة روكفلر في نيويورك ، تحت رعاية الدكتور هنري كونكل والدكتور إنج تان. مثل أولئك الذين يعانون من مرض المناعة الذاتية ، ينتج مرضى الذئبة الحمامية الجهازية أجسامًا مضادة للمستضدات في نوى خلاياهم ، وغالبًا ما تكون لحمضهم النووي الخاص. ومع ذلك ، وجد كونكل وتان في عام 1966 أن سميث تنتج أجسامًا مضادة لمجموعة من البروتينات النووية، والتي أطلقوا عليها اسم " مستضد سميث " ( Sm Ag ). [2] ينتج حوالي 30٪ من مرضى الذئبة الحمامية الجهازية أجسامًا مضادة لهذه البروتينات، على عكس الحمض النووي مزدوج السلسلة. أدى هذا الاكتشاف إلى تحسين الاختبارات التشخيصية لمرض الذئبة الحمامية الجهازية، لكن طبيعة ووظيفة هذا المستضد لم تكن معروفة.

بروتينات Sm، snRNPs، الوصلة الجزيئية وربط الرنا الرسول

استمر البحث خلال السبعينيات وأوائل الثمانينيات. وقد وجد أن مستضد سميث عبارة عن مركب من جزيئات حمض الريبونوكلييك ( RNA ) وبروتينات متعددة. وكانت مجموعة من جزيئات الحمض النووي الريبي النووي الصغيرة الغنية باليوريدين جزءًا من هذا المركب، وأطلق عليها الأسماء U1 و U2 و U4 و U5 و U6 . وقد وجد أن أربعة من جزيئات الحمض النووي الريبي النووي الصغيرة (U1 وU2 وU4 وU5) مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالعديد من البروتينات الصغيرة، والتي سميت SmB وSmD و SmE و SmF و SmG بترتيب تنازلي للحجم. يحتوي SmB على متغير متصل بشكل بديل، SmB' ، ويحل بروتين مشابه جدًا، SmN ، محل SmB'/B في أنسجة معينة (عصبية في الغالب). وقد اكتُشف لاحقًا أن SmD عبارة عن مزيج من ثلاثة بروتينات، سميت SmD1 و SmD2 و SmD3 . أصبحت هذه البروتينات التسعة (SmB وSmB' وSmN وSmD1 وSmD2 وSmD3 وSmE وSmF وSmG) تُعرف باسم بروتينات Sm الأساسية أو ببساطة بروتينات Sm . تتشابك snRNAs مع بروتينات Sm الأساسية ومع بروتينات أخرى لتكوين جزيئات في نواة الخلية تسمى ريبونوكليوبروتينات نووية صغيرة أو snRNPs . وبحلول منتصف الثمانينيات، أصبح من الواضح أن snRNPs هذه تساعد في تكوين مركب كبير ( وزن جزيئي 4.8 MD )، يسمى الوصل ، حول pre-mRNA ، واستئصال أجزاء من pre-mRNA تسمى الإنترونات وربط الأجزاء المشفرة ( الإكسونات ) معًا. [3] بعد بضعة تعديلات أخرى، يصبح pre-mRNA الموصول هو messenger RNA (mRNA) والذي يتم تصديره بعد ذلك من النواة وترجمته إلى بروتين بواسطة الريبوسومات .

اكتشاف بروتينات مشابهة لبروتينات Sm

لا يرتبط snRNA U6 (على عكس U1 وU2 وU4 وU5) ببروتينات Sm، على الرغم من أن U6 snRNP هو مكون مركزي في الوصل . في عام 1999، تم العثور على بروتين متغاير يرتبط بشكل خاص بـ U6، ويتكون من سبعة بروتينات متجانسة بوضوح مع بروتينات Sm. تمت الإشارة إلى هذه البروتينات على أنها بروتينات LSm (مثل Sm) ( LSm1 و LSm2 و LSm3 و LSm4 و LSm5 و LSm6 و LSm7 )، مع بروتين LSm8 المماثل الذي تم تحديده لاحقًا . في بكتيريا Escherichia coli ، تم وصف البروتين HF-I الشبيه بـ Sm والمشفر بواسطة الجين hfq في عام 1968 باعتباره عامل مضيف أساسي لتكرار RNA bacteriophage Q β . تم تسلسل جينوم Saccharomyces cerevisiae (خميرة الخباز) في منتصف التسعينيات، مما وفر موردًا غنيًا لتحديد نظائر هذه البروتينات البشرية. بعد ذلك، مع تسلسل المزيد من جينومات حقيقيات النوى ، أصبح من الواضح أن حقيقيات النوى ، بشكل عام، تشترك في نظائر لنفس مجموعة البروتينات السبعة Sm والثمانية LSm. [4] بعد فترة وجيزة، تم العثور على بروتينات متماثلة لبروتينات LSm حقيقية النوى في العتائق ( Sm1 و Sm2 ) والبكتيريا ( متماثلات Hfq و YlxS ). [5] تشبه بروتينات LSm العتيقة بروتينات LSm حقيقية النوى أكثر من تشابهها مع بروتينات LSm البكتيرية. كانت بروتينات LSm الموصوفة حتى الآن بروتينات صغيرة إلى حد ما، تتراوح من 76 حمضًا أمينيًا ( الوزن الجزيئي 8.7 كيلو دالتون ) لـ SmG البشري إلى 231 حمضًا أمينيًا (الوزن الجزيئي 29 كيلو دالتون) لـ SmB البشري. ولكن في الآونة الأخيرة، تم اكتشاف بروتينات أكبر تتضمن مجالًا هيكليًا LSm بالإضافة إلى مجالات هيكلية بروتينية أخرى (مثل LSm10 ، LSm11 ، LSm12 ، LSm13 ، LSm14 ، LSm15 ، LSm16 ، ataxin-2 ، بالإضافة إلى Sm3 العتيقة ).

اكتشاف طية LSm

حوالي عام 1995، حددت المقارنات بين نظائر LSm المختلفة نمطين متتاليين ، بطول 32 حمضًا نوويًا (14 حمضًا أمينيًا)، متشابهين جدًا في كل نظير LSm، وكانا منفصلين بمنطقة غير محفوظة بطول متغير. أشار هذا إلى أهمية هذين النمطين المتتاليين (المسمى Sm1 و Sm2 )، واقترح أن جميع جينات بروتين LSm تطورت من جين أسلاف واحد. [6] في عام 1999، تم تحضير بلورات من بروتينات Sm المعاد تركيبها ، مما يسمح بعلم البلورات بالأشعة السينية وتحديد بنيتها الذرية في ثلاثة أبعاد. [7] أظهر هذا أن بروتينات LSm تشترك في طية ثلاثية الأبعاد مماثلة من حلزون ألفا قصير وطبقة بيتا مطوية مكونة من خمسة خيوط ، والتي سميت لاحقًا بطية LSm . توصلت تحقيقات أخرى إلى أن بروتينات LSm تتجمع في حلقة على شكل دونات مكونة من ستة أو سبعة بروتينات LSm، وأن الحمض النووي الريبي يرتبط بداخل الحلقة، مع وجود نوكليوتيد واحد مرتبط بكل بروتين LSm.

بناء

البنية الثانوية لـ LSm تظهر حلزون ألفا الطرفي الأميني والصفائح بيتا المتوازية المكونة من خمسة خيوط
بروتين LSm Human SmD1 يوضح وصف العمود الفقري للببتيد بيتا ساندويتش المكون من ثمانية خيوط. (تمتد مفصلات طيات الصفيحة بيتا على طول الجزء السفلي من الصورة.)

يرتبط فوسفات اليوريدين في Sm1 العتيقة بين حلقة β2b/β3a وحلقة β4b/β5. يتم تكديس اليوراسيل بين بقايا الهيستيدين والأرجينين ، ويتم تثبيته عن طريق الرابطة الهيدروجينية مع بقايا الأسباراجين ، والرابطة الهيدروجينية بين بقايا الأسبارتات والريبوز . تتميز بروتينات LSm بطبقة بيتا ( البنية الثانوية )، مطوية في طية LSm ( البنية الثلاثية )، والبلمرة في حلقة مكونة من ستة أو سبعة أعضاء ( البنية الرباعية )، والارتباط بنوكليوتيدات الحمض النووي الريبي . [8] يصنف النموذج الحديث البروتينات على أساس بنية البروتين وهو مجال نشط حاليًا، مع ثلاثة مناهج رئيسية، SCOP ( التصنيف البنيوي لبروتينات البروتين ) ، CATH ( الفئة والهندسة المعمارية والطوبولوجيا والعائلة المتجانسة ) ، و FSSP / DALI ( عائلات بروتينات البروتين المتشابهة بنيويًا ) .

ثانوي

البنية الثانوية لبروتين LSm عبارة عن صفيحة بيتا صغيرة متوازية ذات خمسة خيوط ، مع الخيوط التي تم تحديدها من الطرف الطرفي الأميني إلى الطرف الطرفي الكربوكسيلي على أنها β1 وβ2 وβ3 وβ4 وβ5. يتم تعريف فئة SCOP لجميع بروتينات بيتا وفئة CATH لبيتا بشكل أساسي على أنها هياكل بروتينية هي في الأساس صفائح بيتا، وبالتالي تشمل LSm. يتوافق نمط تسلسل SM1 مع خيوط β1 وβ2 وβ3، ويتوافق نمط تسلسل SM2 مع خيوط β4 وβ5. تكون خيوط بيتا الأربعة الأولى متجاورة مع بعضها البعض، ولكن β5 مجاورة لـ β1، مما يحول الهيكل العام إلى برميل قصير. يوصف هذا الطوبولوجيا الهيكلي بأنه 51234. يوجد أيضًا حلزون ألفا قصير (من دورتين إلى أربع دورات) في الطرف الأميني في معظم بروتينات LSm. تكون خيوط β3 وβ4 قصيرة في بعض بروتينات LSm، ويفصل بينها لفافة غير منظمة بطول متغير. وتنحني خيوط β2 وβ3 وβ4 بقوة حوالي 120 درجة عند نقاط منتصفها. وغالبًا ما تكون الانحناءات في هذه الخيوط عبارة عن جلايسين ، وغالبًا ما تكون السلاسل الجانبية الداخلية للبرميل بيتا عبارة عن بقايا كارهة للماء مثل الفالين والليوسين والإيزوليوسين والميثيونين .

ثالثي

يصنف SCOP ببساطة بنية LSm على أنها طية تشبه Sm ، وهي واحدة من 149 طية مختلفة لبروتين بيتا، دون أي مجموعات وسيطة. تكون ورقة بيتا LSm منحنية بشكل حاد وتوصف بأنها بنية لفافة في CATH (واحدة من 20 بنية مختلفة لبروتين بيتا في CATH). يعبر أحد خيوط بيتا (β5 في LSm) الحافة المفتوحة للفة لتشكيل طوبولوجيا برميلية صغيرة من نوع SH3 (واحدة من 33 طوبولوجيا لفافة بيتا في CATH). يسرد CATH 23 عائلة فرعية متجانسة مع طوبولوجيا برميلية من نوع SH3، واحدة منها هي بنية LSm ( بروتين ربط الحمض النووي الريبي في نظام CATH). يواصل SCOP تصنيفه البنيوي بعد الطية إلى العائلة الفرعية والعائلة والنطاق، بينما يواصل CATH إلى عائلة التسلسل، ولكن هذه التقسيمات موصوفة بشكل أكثر ملاءمة في قسم "التطور والنشوء والتطور".

يتكون الهيكل الثلاثي الأسطواني من نوع SH3 لطية LSm من خيوط β2 وβ3 وβ4 المنحنية بقوة (حوالي 120 درجة)، مع إغلاق الهيكل الأسطواني بواسطة خيط β5. مع التأكيد على الهيكل الثلاثي، يمكن وصف كل خيط بيتا منحني على أنه خيطان بيتا أقصر. يمكن النظر إلى طية LSm على أنها شطيرة بيتا متوازية مكونة من ثماني خيوط ، مع خمس خيوط في مستوى واحد وثلاث خيوط في مستوى موازٍ بزاوية ميل تبلغ حوالي 45 درجة بين نصفي شطيرة بيتا. يحدث حلزون ألفا الطرفي الأميني القصير (من دورتين إلى أربع دورات) عند إحدى حواف شطيرة بيتا. يمكن تسمية هذا الحلزون ألفا وخيوط بيتا (من الطرف الأميني إلى الطرف الكربوكسيلي ) بـ α وβ1 وβ2a وβ2b وβ3a وβ3b وβ4a وβ4b وβ5 حيث يشير الحرفان a وb إلى نصفي خيط منحني في وصف الخمس خيوط أو إلى الخيوط الفردية في وصف الثماني خيوط. يتكون كل خيط (في وصف الثماني خيوط) من خمسة بقايا أحماض أمينية . بما في ذلك الانحناءات والحلقات بين الخيوط واللولب ألفا، يساهم حوالي 60 بقايا حمض أميني في طية LSm، ولكن هذا يختلف بين المتماثلات بسبب الاختلاف في الحلقات بين الخيوط واللولب ألفا وحتى أطوال خيوط β3b وβ4a.

رباعي

تتجمع بروتينات LSm عادةً في حلقة LSm ، وهي حلقة مكونة من ستة أو سبعة أعضاء ، يبلغ قطرها حوالي 7  نانومتر مع ثقب يبلغ قطره 2 نانومتر. الحالة الأصلية هي سداسي متماثل أو متماثل سباعي من وحدات LSm الفرعية المتطابقة. تشكل بروتينات LSm في حقيقيات النوى هيبتامرات غير متماثلة من سبع وحدات فرعية مختلفة من LSm، مثل بروتينات Sm. يمكن فهم الارتباط بين بروتينات LSm بشكل أفضل من خلال الوصف ذي الثمانية خيوط لثنية LSm. يتماشى نصف الشطيرة بيتا المكون من خمسة خيوط لوحدة فرعية واحدة مع نصف الشطيرة بيتا المكون من ثلاثة خيوط للوحدة الفرعية المجاورة، مما يشكل ورقة بيتا ملتوية مكونة من 8 خيوط Aβ4a/Aβ3b/Aβ2a/Aβ1/Aβ5/Bβ4b/Bβ3a/Bβ2b، حيث يشير A وB إلى الوحدتين الفرعيتين المختلفتين. بالإضافة إلى الرابطة الهيدروجينية بين خيوط بيتا Aβ5 وBβ4b من وحدتي البروتين LSm، توجد اتصالات مواتية من حيث الطاقة بين السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية الكارهة للماء في الجزء الداخلي من منطقة الاتصال، واتصالات مواتية من حيث الطاقة بين السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية المحبة للماء حول محيط منطقة الاتصال.

ربط أوليجونوكليوتيدات الحمض النووي الريبي

تشكل حلقات LSm معقدات ريبونوكليوبتر مع أوليجونوكليوتيدات RNA تختلف في قوة الارتباط من معقدات مستقرة للغاية (مثل snRNPs من فئة Sm) إلى معقدات عابرة. ترتبط أوليجونوكليوتيدات RNA عمومًا داخل ثقب (تجويف) حلقة LSm، نوكليوتيد واحد لكل وحدة فرعية LSm، ولكن تم الإبلاغ عن مواقع ربط نيوكليوتيدات إضافية في الجزء العلوي ( جانب حلزون ألفا ) من الحلقة. تختلف الطبيعة الكيميائية الدقيقة لهذا الارتباط، ولكن تشمل الأنماط الشائعة تكديس القاعدة غير المتجانسة (غالبًا اليوراسيل ) بين السلاسل الجانبية المستوية لحمضين أمينيين، والرابطة الهيدروجينية للقاعدة غير المتجانسة و/أو الريبوز ، والجسور الملحية لمجموعة الفوسفات .

الوظائف

تعمل الأنواع المختلفة من حلقات LSm كسقالات أو مرافقات لأوليجونوكليوتيدات RNA ، مما يساعد RNA على تحمل والحفاظ على البنية ثلاثية الأبعاد المناسبة. في بعض الحالات، يسمح هذا لأوليجونوكليوتيد RNA بالعمل تحفيزيًا كرايبوزيم . في حالات أخرى، يسهل هذا تعديل أو تحلل RNA، أو تجميع وتخزين ونقل مجمعات الريبونوكليوبروتين داخل الخلايا . [9]

خاتم سم

توجد حلقة Sm في نواة جميع حقيقيات النوى ( حوالي 2.5 × 10 6 نسخة لكل خلية بشرية متكاثرة)، ولها أفضل الوظائف المفهومة. حلقة Sm هي هيبتامر غير متجانس . يدخل جزيء snRNA من فئة Sm (في الاتجاه من 5' إلى 3') التجويف (فتحة الكعكة) عند الوحدة الفرعية SmE ويتقدم بشكل متسلسل في اتجاه عقارب الساعة (بالنظر من جانب الحلزون α) داخل التجويف (فتحة الكعكة) إلى الوحدات الفرعية SmG وSmD3 وSmB وSmD1 وSmD2، ويخرج عند الوحدة الفرعية SmF. [10] (يمكن استبدال SmB بمتغير الوصل SmB' وبـ SmN في الأنسجة العصبية.) ترتبط حلقة Sm بشكل دائم بـ snRNAs U1 و U2 و U4 و U5 والتي تشكل أربعة من snRNPs الخمسة التي تشكل الوصل الرئيسي . ترتبط حلقة Sm أيضًا بشكل دائم بـ snRNAs U11 و U12 و U4atac والتي تشكل أربعة من snRNPs الخمسة (بما في ذلك U5 snRNP) التي تشكل الوصل الثانوي . كل من هاتين الوصلتين عبارة عن مجمعات معالجة RNA مركزية في نضوج RNA الرسول من pre-mRNA . كما تم الإبلاغ عن أن بروتينات Sm هي جزء من مكون الريبونوكليوبروتين في التيلوميراز . [11]

حلقة Lsm2-8

إن جزيئات Lsm2-8 snRNPs (U6 و U6atac ) لها وظيفة تحفيزية رئيسية في الوصلات الرئيسية والثانوية. لا تتضمن جزيئات snRNPs هذه حلقة Sm، ولكنها تستخدم بدلاً من ذلك حلقة Lsm2-8 غير المتجانسة . حلقات LSm أقل وفرة بحوالي 20 مرة من حلقات Sm. ترتيب هذه البروتينات السبعة LSm في هذه الحلقة غير معروف، ولكن بناءً على تشابه تسلسل الأحماض الأمينية مع بروتينات Sm، يُفترض أن snRNA (في الاتجاه من 5' إلى 3') قد يرتبط أولاً بـ LSm5، ويسبق بشكل تسلسلي في اتجاه عقارب الساعة إلى LSm7 وLSm4 وLSm8 وLSm2 وLSm3، ويخرج عند الوحدة الفرعية LSm6. تشير التجارب التي أجريت على طفرات الخميرة Saccharomyces cerevisiae (الخميرة المتبرعمة) إلى أن حلقة Lsm2-8 تساعد في إعادة ربط snRNPs U4 و U6 في di-snRNP U4/U6 . [12] (بعد اكتمال حذف الإكسون وربط الإنترون، يجب إعادة ربط هاتين snRNPs حتى يبدأ الوصل دورة ربط إكسون/إنترون أخرى. في هذا الدور، تعمل حلقة Lsm2-8 كمرافق RNA بدلاً من سقالة RNA.) تشكل حلقة Lsm2-8 أيضًا snRNP مع RNA النوية الصغيرة U8 (snoRNA) التي توجد في النوية . يعد مجمع الريبونوكليوبروتين هذا ضروريًا لمعالجة RNA الريبوسومي ونقل RNA إلى أشكاله الناضجة. [13] تم الإبلاغ عن أن حلقة Lsm2-8 لها دور في معالجة RNA ما قبل P إلى RNA RNase P. وعلى النقيض من حلقة Sm، لا ترتبط حلقة Lsm2-8 بشكل دائم بـ snRNA وsnoRNA الخاصين بها.

حلقة SM10/SM11

يوجد نوع ثانٍ من حلقات Sm حيث يحل LSm10 محل SmD1 ويحل LSm11 محل SmD2. LSm11 هو بروتين ذو مجالين حيث يكون المجال الطرفي C مجال LSm. ترتبط حلقة الهيبتامر غير المتجانسة هذه بـ U7 snRNA في U7 snRNP . يتوسط U7 snRNP معالجة حلقة الجذع 3' UTR لـ mRNA الهيستون في النواة. [14] مثل حلقة Sm، يتم تجميعها في السيتوبلازم على U7 snRNA بواسطة مجمع SMN متخصص.

حلقة Lsm1-7

النوع الثاني من حلقات Lsm هو حلقة Lsm1-7 ، والتي لها نفس بنية حلقة Lsm2-8 باستثناء أن LSm1 تحل محل LSm8. وعلى النقيض من حلقة Lsm2-8، فإن حلقة Lsm1-7 توجد في السيتوبلازم حيث تساعد في تحلل الرنا المرسال في مجمعات الريبونوكليوبروتين . تتحكم هذه العملية في معدل دوران الرنا المرسال بحيث يستجيب الترجمة الريبوسومية للرنا المرسال إلى البروتين بسرعة للتغيرات في نسخ الحمض النووي إلى الرنا المرسال بواسطة الخلية. وقد ثبت أن LSM1-7، جنبًا إلى جنب مع Pat1 ، يلعب دورًا في تكوين أجسام P بعد إزالة الأدينيل. [15]

جيمين 6 وجيمين 7

يتكون مجمع SMN (الموصوف تحت عنوان "التكوين الحيوي لـ snRNPs") من بروتين SMN و Gemin2-8 . تم اكتشاف أن اثنين من هذه البروتينات، Gemin 6 و Gemin7، لهما بنية LSm، ويشكلان ثنائي غير متماثل. قد يكون لهما وظيفة مرافق في مجمع SMN للمساعدة في تكوين حلقة Sm على snRNAs من فئة Sm . [16] يتكون مجمع PRMT5 من PRMT5 و pICln و WD45 (Mep50) . يساعد pICln في تكوين حلقة Sm المفتوحة على مجمع SMN. يساعد مجمع SMN في تجميع snRNPs حيث تكون حلقة Sm في التكوين المفتوح على مجمع SMN ويتم تحميل حلقة Sm هذه على snRNA بواسطة مجمع SMN. [17]

LSm12-16 وبروتينات LSm متعددة المجالات الأخرى

تم وصف بروتينات LSm12-16 مؤخرًا جدًا. وهي بروتينات ذات مجالين مع مجال LSm الطرفي الأميني ومجال ميثيل ترانسفيراز الطرفي الكربوكسيلي . [18] لا يُعرف سوى القليل جدًا عن وظيفة هذه البروتينات، ولكن من المفترض أنها عضو في حلقات مجال LSm التي تتفاعل مع الحمض النووي الريبي. هناك بعض الأدلة على أن LSm12 ربما يشارك في تحلل mRNA وقد يكون لـ LSm13-16 أدوار في تنظيم الانقسام الفتيلي . بشكل غير متوقع، تم مؤخرًا تورط LSm12 في إشارات الكالسيوم من خلال العمل كبروتين رابط وسيط للرسول الثاني للنيوكليوتيد، NAADP ( حمض النيكوتينيك أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات ) الذي ينشط قنوات Ca 2+ الداخلية الليزوزومية TPCs ( قنوات ذات مسام مزدوجة ). [19] حدث هذا من خلال ارتباط NAADP بمجال LSm، وليس مجال AD. [19] بروتين كبير ذو وظيفة غير معروفة، أتاكسين-2 ، مرتبط بمرض التنكس العصبي ترنح المخيخ من النوع 2 ، له أيضًا مجال LSm الطرفي الأميني.

حلقات Sm العتيقة

تم العثور على بروتينين من نوع LSm في مجال ثانٍ من الحياة، وهو العتائق . وهما بروتينا Sm1 و Sm2 (لا ينبغي الخلط بينهما وبين أنماط تسلسل Sm1 وSm2 )، ويتم التعرف عليهما أحيانًا على أنهما بروتينان شبيهان بـ Sm و SmAP2 لهذا السبب. [ 20] يشكل كل من Sm1 وSm2 عمومًا حلقات متجانسة ، على الرغم من ملاحظة حلقات متجانسة. تشبه حلقات Sm1 حلقات Lsm حقيقية النواة في أنها تتشكل في غياب الحمض النووي الريبي بينما تشبه حلقات Sm2 حلقات Sm حقيقية النواة في أنها تتطلب الحمض النووي الريبي الغني باليوريدين لتكوينها. وقد تم الإبلاغ عن ارتباطهما بـ RNase P RNA ، مما يشير إلى دور في معالجة الحمض النووي الريبي الناقل ، ولكن وظيفتهما في العتائق في هذه العملية (وربما معالجة الحمض النووي الريبي الآخر مثل الحمض النووي الريبي الريبوسومي ) غير معروفة في الغالب. أحد الفرعين الرئيسيين للعتائق، تمتلك الكرينارتشاوتات نوعًا ثالثًا معروفًا من بروتين LSm العتيق، وهو Sm3 . وهو بروتين ذو مجالين مع مجال LSm الطرفي الأميني الذي يشكل حلقة متجانسة . لا يُعرف شيء عن وظيفة بروتين LSm هذا، ولكن من المفترض أنه يتفاعل مع الحمض النووي الريبي، وربما يساعد في معالجته، في هذه الكائنات.

حلقات LSm البكتيرية

تم الإبلاغ عن العديد من بروتينات LSm في المجال الثالث من الحياة، البكتيريا . يشكل بروتين Hfq حلقات سداسية متجانسة ، وقد تم اكتشافه في الأصل على أنه ضروري للعدوى بواسطة البكتيريا العاثية Qβ ، على الرغم من أن هذه ليست الوظيفة الأصلية لهذا البروتين في البكتيريا بوضوح. إنه ليس موجودًا عالميًا في جميع البكتيريا، ولكن تم العثور عليه في Pseudomonadota و Bacillota و Spirochaetota و Thermotogota و Aquificota ونوع واحد من Archaea . (ربما تكون هذه الحالة الأخيرة حالة من حالات نقل الجينات الأفقية ). Hfq متعدد الأشكال مع مجموعة متنوعة من التفاعلات، المرتبطة عمومًا بتنظيم الترجمة . تتضمن هذه التفاعلات منع ارتباط الريبوسوم بـ mRNA ، ووضع علامة على mRNA للتحلل عن طريق الارتباط بذيول poly-A الخاصة بها ، والارتباط بـ RNA التنظيمية الصغيرة للبكتيريا (مثل DsrA RNA) التي تتحكم في الترجمة عن طريق الارتباط ببعض mRNA. [21] [22] البروتين البكتيري الثاني LSm هو YlxS (يُطلق عليه أحيانًا أيضًا YhbC)، والذي تم تحديده لأول مرة في بكتيريا التربة Bacillus subtilis . هذا بروتين ذو مجالين مع مجال LSm الطرفي الأميني . وظيفته غير معروفة، ولكن تم العثور على نظائر تسلسل الأحماض الأمينية في كل جينوم بكتيري تقريبًا حتى الآن، وقد يكون بروتينًا أساسيًا. [23] يشكل المجال الأوسط لقناة التوصيل الميكانيكي الصغيرة MscS في Escherichia coli حلقة متجانسة. [24] ليس لهذا المجال LSm وظيفة ربط RNA واضحة، لكن الحلقة المتجانسة هي جزء من القناة المركزية لهذا البروتين الغشائي.

التطور والنشوء والتطور

تم العثور على نظائر LSm في جميع المجالات الثلاثة للحياة، وقد توجد حتى في كل كائن حي على حدة . تُستخدم الأساليب الحسابية التطورية لاستنتاج العلاقات التطورية . يعد محاذاة التسلسل بين نظائر LSm المختلفة الأداة المناسبة لذلك، مثل محاذاة التسلسل المتعددة للهيكل الأساسي (تسلسل الأحماض الأمينية)، والمحاذاة البنيوية للهيكل الثالثي (الهيكل ثلاثي الأبعاد). يُفترض أن جينًا لبروتين LSm كان موجودًا في آخر سلف عالمي لجميع أشكال الحياة. [25] بناءً على وظائف بروتينات LSm المعروفة، ربما ساعد بروتين LSm الأصلي هذا الريبوزيمات في معالجة الحمض النووي الريبي لتخليق البروتينات كجزء من فرضية عالم الحمض النووي الريبي للحياة المبكرة. وفقًا لهذا الرأي، تم نقل هذا الجين من السلف إلى السليل، مع حدوث طفرات متكررة وتضاعف الجينات ونقل الجينات الأفقي العرضي . من حيث المبدأ، يمكن تلخيص هذه العملية في شجرة تطورية مع الجذر في آخر سلف عالمي (أو سابق)، مع أطراف تمثل عالم جينات LSm الموجودة اليوم.

حلقات LSm المتجانسة في البكتيريا والعتائق

بناءً على البنية، تنقسم بروتينات LSm المعروفة إلى مجموعة تتكون من بروتينات LSm البكتيرية (Hfq وYlxS وMscS) ومجموعة ثانية من جميع بروتينات LSm الأخرى، وفقًا لأشجار النشوء والتطور المنشورة مؤخرًا . [26] تتجمع بروتينات LSm الثلاثة القديمة (Sm1 وSm2 وSm3) أيضًا كمجموعة، مميزة عن بروتينات LSm حقيقية النواة. تتبلمر كل من بروتينات LSm البكتيرية والعتيقة إلى حلقات متجانسة، وهي الحالة الأصلية.

حلقات LSm غير متجانسة في حقيقيات النوى

أدت سلسلة من عمليات تكرار جين واحد من LSm حقيقية النواة إلى ظهور معظم (إن لم يكن كل) جينات LSm حقيقية النواة المعروفة. يحتوي كل من بروتينات Sm السبعة على تشابه أكبر في تسلسل الأحماض الأمينية مع بروتين Lsm المقابل مقارنة ببروتينات Sm الأخرى. يشير هذا إلى أن جين LSm السلفي تضاعف عدة مرات، مما أدى إلى ظهور سبع نظائر . تباعدت هذه لاحقًا عن بعضها البعض بحيث أصبحت حلقة LSm المتجانسة السلفية حلقة غير متجانسة. بناءً على الوظائف المعروفة لبروتينات LSm في حقيقيات النوى والعتائق، ربما كانت الوظيفة السلفية هي معالجة الحمض النووي الريبي قبل الريبوسومي ، وحمض الريبي قبل النقل ، وحمض الريبونوكلياز P قبل . بعد ذلك، وفقًا لهذه الفرضية، تضاعفت جينات LSm السبعة السلفية حقيقية النواة مرة أخرى إلى سبعة أزواج من نظائر Sm/LSm؛ LSm1/SmB، LSm2/SmD1، LSm3/SmD2، LSm4/SmD3، LSm5/SmE، LSm6/SmF وLSm7/SmG. تطورت هاتان المجموعتان من جينات LSm السبعة (ونوعي حلقات LSm المقابلة) إلى حلقة Sm (تتطلب RNA) وحلقة Lsm (تتكون بدون RNA). ويبدو أيضًا أن الزوج المتماثل LSm1/LSm8 قد نشأ قبل آخر سلف مشترك من حقيقيات النوى، بإجمالي 15 جينًا بروتينيًا على الأقل من LSm. الزوج المتماثل SmD1/LSm10 والزوج المتماثل SmD2/LSm11 موجودان فقط في الحيوانات والفطريات والأميبوزوا ( والتي تُعرف أحيانًا باسم فرع أحادي التكون ) ويبدو أنهما غائبان في فرع ثنائي التكون ( الكروماتيفوليتات والحفريات والنباتات والجذامير ). لذلك، فإن تكرار هذين الجينين سبق هذا الانقسام الأساسي في سلالة حقيقيات النوى. يُرى الزوج المتماثل SmB/SmN فقط في الثدييات المشيمية ، مما يرجع إلى تكرار جين LSm هذا.

التكوين الحيوي لـ snRNPs

تتجمع البروتينات النووية الصغيرة (snRNPs) في عملية منظمة ومرتبة بإحكام تتضمن كل من نواة الخلية والسيتوبلازم . [27]

مراجع

  1. ^ ab Reeves WH, Narain S, Satoh M (2003). "Henry Kunkel, Stephanie Smith, clinical immunology, and split genes". Lupus . 12 (3): 213–7. doi :10.1191/0961203303lu360xx. PMID  12708785. S2CID  33112464.
  2. ^ Tan EM, Kunkel HG (مارس 1966). "خصائص مستضد نووي قابل للذوبان يترسب في مصل مرضى الذئبة الحمامية الجهازية". J. Immunol . 96 (3): 464–71. doi : 10.4049/jimmunol.96.3.464 . PMID  5932578. S2CID  30325463.
  3. ^ Will CL, Lührmann R (يونيو 2001). "Spliceosomal UsnRNP biogenesis, structure and function". Curr. Opin. Cell Biol . 13 (3): 290–301. doi :10.1016/S0955-0674(00)00211-8. hdl : 11858/00-001M-0000-0012-F770-0 . PMID  11343899.
  4. ^ He W, Parker R (يونيو 2000). "وظائف بروتينات Lsm في تحلل mRNA والربط". Curr. Opin. Cell Biol . 12 (3): 346–50. doi :10.1016/S0955-0674(00)00098-3. PMID  10801455.
  5. ^ Törö I, Thore S, Mayer C, Basquin J, Séraphin B, Suck D (مايو 2001). "الارتباط بالحمض النووي الريبي في مجال أساسي من Sm: بنية الأشعة السينية والتحليل الوظيفي لمجمع بروتيني من Sm من أصل عتيق". مجلة EMBO . 20 (9): 2293–303. doi :10.1093/emboj/20.9.2293. PMC 125243. PMID  11331594 . 
  6. ^ Hermann H, Fabrizio P, Raker VA, Foulaki K, Hornig H, Brahms H, Lührmann R (مايو 1995). "تتشارك بروتينات snRNP Sm في اثنين من أنماط التسلسل المحفوظة تطوريًا والتي تشارك في تفاعلات بروتين-بروتين Sm". مجلة EMBO . 14 (9): 2076–88. doi :10.1002/j.1460-2075.1995.tb07199.x. PMC 398308. PMID  7744013 . 
  7. ^ Kambach C، Walke S، Young R، Avis JM، de la Fortelle E، Raker VA، Lührmann R، Li J، Nagai K (فبراير 1999). "الهياكل البلورية لمجمعين بروتينيين من نوع Sm وتأثيراتهما على تجميع جزيئات snRNPs المرتبطة بالوصلات". Cell . 96 (3): 375–87. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80550-4 . PMID  10025403. S2CID  17379935.
  8. ^ قاعدة بيانات المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، رموز PDB 1B34، 1D3B، 1I5L، 1KQ2، 1N9S، 1IB8.
  9. ^ Khusial P, Plaag R, Zieve GW (سبتمبر 2005). "تشكل بروتينات LSm حلقات سباعية ترتبط بالحمض النووي الريبي عبر أنماط متكررة". Trends Biochem. Sci . 30 (9): 522–8. doi :10.1016/j.tibs.2005.07.006. PMID  16051491.
  10. ^ Urlaub H, Raker VA, Kostka S, Lührmann R (يناير 2001). "تفاعلات الحمض النووي الريبي بين بروتين Sm وموقع Sm داخل الحلقة الداخلية لبنية اللب الأساسية snRNP في الوصلات الجزيئية". EMBO J. 20 ( 1–2): 187–96. doi :10.1093/emboj/20.1.187. PMC 140196. PMID  11226169 . 
  11. ^ Seto AG, Zaug AJ, Sobel SG, Wolin SL, Cech TR (سبتمبر 1999). "إنزيم التيلوميراز في الخميرة Saccharomyces cerevisiae هو جسيم نووي ريبوزي صغير جدًا". Nature . 401 (6749): 177–80. Bibcode :1999Natur.401..177S. doi :10.1038/43694. PMID  10490028. S2CID  4414530.
  12. ^ Beggs JD (يونيو 2005). "بروتينات Lsm ومعالجة الحمض النووي الريبي". Biochem. Soc. Trans . 33 (الجزء 3): 433–8. doi :10.1042/BST0330433. PMID  15916535.
  13. ^ Kufel J, Allmang C, Petfalski E, Beggs J, Tollervey D (يناير 2003). "بروتينات Lsm مطلوبة للمعالجة الطبيعية واستقرار الحمض النووي الريبي الريبوسومي". J. Biol. Chem . 278 (4): 2147–56. doi : 10.1074/jbc.M208856200 . PMID  12438310.
  14. ^ Schümperli D, Pillai RS (أكتوبر 2004). "البنية الأساسية الخاصة لـ U7 snRNP: أهمية بعيدة المدى لريبونوكليوبروتين نووي صغير" (PDF) . Cell. Mol. Life Sci . 61 (19–20): 2560–70. doi :10.1007/s00018-004-4190-0. PMID  15526162. S2CID  5780814.
  15. ^ ديكر، سي جيه؛ باركر، ر. (2012-07-03). "أجسام P وحبيبات الإجهاد: أدوار محتملة في التحكم في الترجمة وتدهور mRNA". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 4 (9): a012286. doi :10.1101/cshperspect.a012286. ISSN  1943-0264. PMC 3428773. PMID  22763747 . 
  16. ^ Ma Y, Dostie J, Dreyfuss G, Van Duyne GD (يونيو 2005). "يحتوي ثنائي التماثل Gemin6-Gemin7 من مجمع بقاء الخلايا العصبية الحركية على بنية تشبه بروتين Sm". Structure . 13 (6): 883–92. doi : 10.1016/j.str.2005.03.014 . PMID  15939020.
  17. ^ Chari A, Golas MM, Klingenhäger M, Neuenkirchen N, Sander B, Englbrecht C, Sickmann A, Stark H, Fischer U (2008-10-31). "مرافق التجميع يتعاون مع مجمع SMN لتوليد SnRNPs Spliceosomal". Cell . 135 (3): 497–509. doi :10.1016/j.cell.2008.09.020. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-93A3-A . PMID  18984161. S2CID  119444.
  18. ^ Albrecht M, Lengauer T (يوليو 2004). "بروتينات جديدة شبيهة بـ Sm ذات ذيول طويلة من الطرف الطرفي C وناقلات الميثيل المرتبطة بها". FEBS Lett . 569 (1–3): 18–26. doi : 10.1016/j.febslet.2004.03.126 . PMID  15225602. S2CID  37187215.
  19. ^ ab Zhang, Jiyuan; Guan, Xin; Shah, Kunal; Yan, Jiusheng (2021-08-06). "Lsm12 هو مستقبل NAADP وبروتين تنظيمي ذو قناتين مطلوب لتعبئة الكالسيوم من العضيات الحمضية". Nature Communications . 12 (1): 4739. Bibcode :2021NatCo..12.4739Z. doi :10.1038/s41467-021-24735-z. ISSN  2041-1723. PMC 8346516. PMID 34362892  . 
  20. ^ Mura C, Kozhukhovsky A, Gingery M, Phillips M, Eisenberg D (أبريل 2003). "خصائص الترابط والترابط بين البروتينات القديمة الشبيهة بـ Sm (SmAPs)". Protein Sci . 12 (4): 832–47. doi :10.1110/ps.0224703. PMC 2323858. PMID  12649441 . 
  21. ^ Schumacher MA، Pearson RF، Møller T، Valentin-Hansen P، Brennan RG (يوليو 2002). "هياكل المنظم الترجمي متعدد الأشكال Hfq ومجمع Hfq-RNA: بروتين شبيه ببروتين Sm البكتيري". EMBO J. 21 ( 13): 3546–56. doi :10.1093/emboj/cdf322. PMC 126077. PMID  12093755 . 
  22. ^ Lease RA, Woodson SA (ديسمبر 2004). "دورة البروتين الشبيه بـ Sm Hfq على الحمض النووي الريبي التنظيمي الصغير DsrA". J. Mol. Biol . 344 (5): 1211–23. doi :10.1016/j.jmb.2004.10.006. PMID  15561140.
  23. ^ Yu L, Gunasekera AH, Mack J, Olejniczak ET, Chovan LE, Ruan X, Towne DL, Lerner CG, Fesik SW (أغسطس 2001). "بنية المحلول ووظيفة البروتين المحفوظ SP14.3 المشفر بواسطة جين أساسي لـ Streptococcus pneumoniae". J. Mol. Biol . 311 (3): 593–604. doi :10.1006/jmbi.2001.4894. PMID  11493012.
  24. ^ Bass RB, Strop P, Barclay M, Rees DC (نوفمبر 2002). "البنية البلورية لـ Escherichia coli MscS، قناة معدلة الجهد وحساسة للميكانيكا" (PDF) . Science . 298 (5598): 1582–7. Bibcode :2002Sci...298.1582B. doi :10.1126/science.1077945. PMID  12446901. S2CID  15945269.
  25. ^ Achsel T, Stark H, Lührmann R (مارس 2001). "المجال Sm هو نمط قديم لربط الحمض النووي الريبي مع خصوصية oligo(U)". Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 98 (7): 3685–9. Bibcode : 2001PNAS...98.3685A. doi : 10.1073/pnas.071033998 . PMC 31112. PMID  11259661. 
  26. ^ Ciccarelli FD, Doerks T, von Mering C, Creevey CJ, Snel B, Bork P (مارس 2006). "نحو إعادة بناء آلية لشجرة حياة عالية الدقة". Science . 311 (5765): 1283–7. Bibcode :2006Sci...311.1283C. CiteSeerX 10.1.1.381.9514 . doi :10.1126/science.1123061. PMID  16513982. S2CID  1615592. 
  27. ^ Kiss T (ديسمبر 2004). "التكوين الحيوي لجسيمات RNPs النووية الصغيرة". J. Cell Sci . 117 (الجزء 25): 5949–51. doi :10.1242/jcs.01487. PMID  15564372. S2CID  10316639.
  • مدخل InterPro LSm
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=LSm&oldid=1218303939"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate