Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов

Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов

Данная работа является второй заключительной частью обзора, посвященного полиаденилированию про-мРНК разных категорий организмов. В ней рассмотрены процессы образования 3' -конце­вых поли(А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, бактерий и вирусов. Предложена модель образования комплекса...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2001
Автор: Зарудная, М.И.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2001
Назва видання:Біополімери і клітина
Теми:
Огляди
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155209
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов / М.И. Зарудная // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 185-202. — Бібліогр.: 94 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-155209
record_format dspace
spelling irk-123456789-1552092019-07-05T23:38:49Z Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов Зарудная, М.И. Огляди Данная работа является второй заключительной частью обзора, посвященного полиаденилированию про-мРНК разных категорий организмов. В ней рассмотрены процессы образования 3' -конце­вых поли(А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, бактерий и вирусов. Предложена модель образования комплекса расщепления на сайте полиаденилирования про-мРНК дрожжей Представлена робота є другою заключною частиною огляду, присвяченого поліаденілюванню про-мРНК різних категорій організмів. У ній розглянуто процеси утворення полі(А)- хвостів мРНК дріжджів, рослин, прокаріотів та вірусів. За­ пропоновано модель утворення комплексу розщеплення на сайті поліаденілювання про-мРНК дріжджів. The present work is the last part of the review devoted to polyadenylation of pre mRNAs from different categories of organisms. The mechanisms of poly(A) tails formation in yeast, plant, prokaryote and virus mRNAs are under consideration. A model of formation of cleavage complex, assembled on the polyadenylation site of yeast pre mRNA, is proposed. 2001 Article Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов / М.И. Зарудная // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 185-202. — Бібліогр.: 94 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0005AA http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155209 577.21 ru Біополімери і клітина Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Огляди
Огляди
spellingShingle Огляди
Огляди
Зарудная, М.И.
Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
Біополімери і клітина
description Данная работа является второй заключительной частью обзора, посвященного полиаденилированию про-мРНК разных категорий организмов. В ней рассмотрены процессы образования 3' -конце­вых поли(А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, бактерий и вирусов. Предложена модель образования комплекса расщепления на сайте полиаденилирования про-мРНК дрожжей
format Article
author Зарудная, М.И.
author_facet Зарудная, М.И.
author_sort Зарудная, М.И.
title Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
title_short Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
title_full Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
title_fullStr Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
title_full_unstemmed Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
title_sort полиаденилирование про-мрнк. 2. образование 3'-концевых поли (а)-последовательностей мрнк дрожжей, растений, прокариотов и вирусов
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 2001
topic_facet Огляди
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155209
citation_txt Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование 3'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов / М.И. Зарудная // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 185-202. — Бібліогр.: 94 назв. — рос.
series Біополімери і клітина
work_keys_str_mv AT zarudnaâmi poliadenilirovaniepromrnk2obrazovanie3koncevyhpoliaposledovatelʹnostejmrnkdrožžejrastenijprokariotovivirusov
first_indexed 2025-07-14T07:16:55Z
last_indexed 2025-07-14T07:16:55Z
_version_ 1837605759031967744
fulltext ISSN 0233-7657. Біополімери і клітина. 2001 . Т. 17. № З О Г Л Я Д И Полиаденилирование про-мРНК. 2. Образование З'-концевых поли (А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, прокариотов и вирусов М- И. Зарудная Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины Ул. Академика Заболотного, 150, Киев, 03143 , Украина Данная работа является второй заключительной частью обзора, посвященного полиаденилирова- нию про-мРНК разных категорий организмов. В ней рассмотрены процессы образования 3' -конце­ вых поли(А)-последовательностей мРНК дрожжей, растений, бактерий и вирусов. Предложена модель образования комплекса расщепления на сайте полиаденилирования про-мРНК дрожжей. Образование У -концов м Р Н К дрожжей . Белки, участвующие в реакции полиаденилирования про- мРНК. В первой части обзора [1 ] подробно проана­ лизирован процесс полиаденилирования про-мРНК животных. Процессы образования З '-концов м Р Н К дрожжей и позвоночных отличаются друг от друга, но не принципиально, как это будет видно из настоящей работы. З ' - К о н ц е в ы е п о л и (А) - п о с л е д о в а т е л ь н о с т и м Р Н К дрожжей так же , как и поли (А)-тракты м Р Н К позвоночных, образуются в результате до­ бавления адениловых остатков к вновь образовав­ шемуся З ' -концу специфически расщепленного транскрипта. Однако эта реакция осуществляется иным аппаратом полиаденилирования [2 ] . Напомним, что для образования З ' -концевых поли (А)-последовательностей м Р Н К позвоночных требуются как минимум шесть белков: фактор специфичности расщепления и полиаденилирова­ ния (CPSF) , фактор стимуляции расщепления (CstF), факторы расщепления (CF I m и CF И ю ) , поли(А)-полимераза (РАР) и поли (А)-связываю­ щий белок (РАВР2). Реакцию полиаденилирования направляют две сигнальные последовательности, находящиеся в З '-нетранслируемой области (UTR) п р о - м Р Н К : в ы с о к о к о н с е р в а т и в н ы й г е к с а м е р © М. И. ЗАРУДНАЯ, 2001 AAUAAA и менее консервативный U/GU-богатый элемент. Расщепление происходит между ними. Для первой стадии реакции — расщепления про- м Р Н К — требуются C P S F , у з н а ю щ и й гексамер AAUAAA, CstF, взаимодействующий с нижним сиг­ налом полиаденилирования, оба фактора расщеп­ ления и в большинстве случаев РАР. Синтез по­ ли (А)-тракта осуществляется РАР в комплексе с CPSF и РАВР2. В реакции полиаденилирования п р о - м Р Н К дрожжей также участвуют шесть основных белков: три фактора расщепления (CF IA, CF IB и CF И у ; у — yeast ) , фактор полиаденилирования (PF I ) , поли(А)-полимераза (Рар 1р) и поли (А)-связываю­ щий белок (Pab 1р) [ 2 ] . Эти белки охарактеризо­ ваны в табл. 1. Факторы расщепления, а также PF I [13] участвуют в осуществлении первой стадии реакции полиаденилирования — расщеплении, а для синтеза поли (А)-тракта, как показали исследо­ вания Зао и соавт. [14 ] , требуются все шесть белков. Следует отметить, что эти авторы, по-ви­ димому, окончательно разрешили вопрос о составе факторов CF Н у и P F I. Они полностью очистили белок CF Н у и идентифицировали все его субъеди­ ницы (см. табл. 1), а т а к ж е показали, что этот фактор может быть найден в экстракте в составе стабильного комплекса, включающего субъединицы фактора P F I (Fip 1р и Yth 1р) и Рар 1р. Вероятно, существование такого комплекса и является причи- 185 Таблица 1 Характеристики белков дрожжей, участвующих в реакции полиаденилирования про-мРНК ([2], а также ссылки в таблице) П р и м е ч а н и е . RBD — PHK-связывающий домен, NLS — сигнал ядерной локализации. ной, по которой субъединицы CF И у (по отдельно­ сти [15] или все вместе [16]) относили ранее к фактору PF I. Хотя белковые факторы полиаденилирования позвоночных и дрожжей различны, многие их субъединицы гомологичны друг другу. Как видно из табл. 1, гомологичными являются отдельные субъединицы фактора позвоночных CstF (состоя­ щего из трех субъединиц с молекулярными масса­ ми 77, 64 и 50 кДа) и дрожжевого фактора CF IA, а также фактора позвоночных CPSF (состоящего из четырех субъединиц с молекулярными массами 160, 100, 73 и 30 кДа) и фактора дрожжей CF П г Барабино и соавт. [8 ] полагают, что гены субъеди- 186 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК н и ц факторов полиаденилирования п р о - м Р Н К дрожжей и животных эволюционировали из общих древних генов, и кодируемые ими полипептиды сохранили аналогичные функции, несмотря на то, что они распределились различным образом между белками в результате разной эволюции сигналов полиаденилирования про -мРНК позвоночных и дрожжей. Кроме того, могла происходить реоргани­ зация независимых белковых доменов в результате «перемешивания» экзонов (exon shuffling). Напри­ мер [8] , CPSF-30 имеет шесть цинксвязывающих доменов: пять «цинковых пальцев» и «цинковый сустав», существенных для связывания Р Н К (по­ следний мотив более существен). Дрожжевой гомо­ лог этой субъединицы Yth l p , входящий в состав фактора PF I, имеет пять цинксвязывающих моти­ вов — «цинковых пальцев» (табл. 1), но в составе PF I есть еще один белок — Pfs l p , содержащий домен «цинковый сустав» (табл. 1). Другой пример [3] : субъединица белка позво­ ночных CstF — CstF-77 — осуществляет белково- белковые взаимодействия как с другими субъеди­ ницами этого же фактора, так и с фактором CPSF [17] и содержит область с полутетратрикопептид- ными (HAT) повторами, возможно, существенную для образования мультибелковых комплексов [3 ] . При этом один из полипептидов, с которыми взаи­ модействует CstF-77, а именно — CstF-50, входя­ щий в состав этого же фактора, содержит повторы WD-40. Дрожжевой гомолог CstF-77 — субъедини­ ца Rna 14р, входящая в состав фактора CF IA, — также осуществляет множественные белково-бел- ковые контакты как внутри фактора — с Rna 15р, так и с другими факторами — CF I В и PF I (через субъединицу Fip 1) (табл. 1) и также содержит НАТ-повторы. И в этом случае имеется полипеп­ тид с повторами WD-40 — Pfs 2р, но он входит в состав не того же самого фактора, что и RNA 14р, а в состав белка PF I. Гомологами являются также поли(А)-полиме- разы дрожжей и позвоночных. Область гомологии охватывает ~ 400 N-концевых аминокислотных ос­ татков [18] . Дрожжевой полипептид короче и в отличие от фермента позвоночных не содержит на С-конце S/T-богатого домена. Кроме того, РАР позвоночных имеет на С-конце несущественную для основной функции короткую последователь­ ность, через которую она взаимодействует со спа­ ренным белком Ш А; это взаимодействие приводит к ингибированию реакции полиаденилирования [19]. Интересно отметить, что в отличие от немоди- фицированного фермента гибридная поли(А)-поли- мераза дрожжей, к которой искусственно присоеди­ нен ингибиторный С-концевой фрагмент белка жи­ вотных, ингибируется спаренными белками U1 А. Авторы работы [19] полагают, что хотя дрожжевая полимераза не имеет участка, взаимодействующего с белками Ш А, тем не менее, в ее консервативном каталитическом домене так ж е , как и в аналогич­ ном домене РАР животных, должна содержаться область, ответственная за ингибиторный эффект . Рар 1р дрожжей, как и РАР животных, содер­ жит два РНК-связывающих домена (табл. 1): один из них находится в С-концевой части фермента, а второй, по-видимому, перекрывается с каталитиче­ ским доменом. Желковский и соавт. [20 ] определи­ ли функции этих RBD в реакции полиаденилиро­ вания про-мРНК дрожжей. Они показали, что С-концевой домен Рар 1р, взаимодействующий с матрицей на некотором расстоянии от ее 3 ' -конца, необходим для работы фермента в процессивном режиме, он может быть заблокирован в результате взаимодействия с Fip l p (субъединица фактора PF I ) . Следует отметить, что в Рар 1р имеются два места связывания Fip l p [20] , причем второе мес­ то, существенное для специфической реакции по­ лиаденилирования про-мРНК (зависящей от нали­ чия в транскрипте сигнальных последовательно­ стей), находится в N-концевой части полимеразы. Функцию другого РНК-связывающего домена Рар 1р дрожжей Желковский и соавт. выяснили в результате анализа кинетики включения в синте­ зируемый рибополинуклеотид различных рибо- и дезоксирибомонофосфатов [20 ] . Оказалось, что второй RBD узнает три последних нуклеотида РНК-матрицы, и это взаимодействие наряду с про­ цессами, происходящими в АТР-связывающем сай­ те , обусловливает субстратную специфичность фермента. Желковский и соавт. [20 ] не исключают также существования и третьего РНК-связывающе­ го домена в Рар 1р, однако экспериментальные результаты, на основании которых сделано такое предположение, могут быть объяснены и иным образом. Авторы работы [20] и ряда других работ (см. ссылки в статье [20]) показали, что Рар l p , а также поли (А)-полимераза вируса оспы могут при высоких концентрациях использовать в качестве субстрата G T P , однако они внезапно прекращают синтез после добавления 14 гуаниловых остатков. В случае использования U T P Рар 1р способна синте­ зировать и более длинные олигомеры. Желковский и соавт. [20] в качестве возможного объяснения этих результатов предположили, что в Рар 1р есть третий РНК-связывающий домен, взаимодействую­ щий с Р Н К в области, расположенной на расстоя­ нии примерно 14 нуклеотидов от ее 3 ' -конца, и это 187 ЗАРУДНАЯ М. И. взаимодействие специфически препятствует удли­ нению именно олиго(б)-сегмента размером более 14 нуклеотидов. Мы же полагаем, что 12—14 нуклеотидов — это длина, необходимая для сворачивания о л и г о ( 0 в четырехспиральную структуру с образованием двух G-тетрад. Пространственные модели подо­ бных структур предложены в работе [21 ] для с в о р а ч и в а н и я т е л о м е р н ы х о л и г о н у к л е о т и д о в . Именно образование четырехцепочечной структу­ ры является, по мнению автора, препятствием для дальнейшей работы фермента. Недавно обнаружена еще одна пара гомологов среди факторов полиаденилирования про-мРНК дрожжей и позвоночных. Такагаки и Мэнли [22] показали, что животный ядерный белок симпле- кин, функция которого была ранее неизвестна, может быть выделен в составе большого мультибел- кового комплекса, включающего CPSF и CstF. Они предположили, что симплекин может участвовать в сборке аппарата полиаденилирования позвоночных. Оказалось [22] , что этот белок в значительной степени подобен дрожжевому белку Pta l p — субъ­ единице фактора расщепления CF И у . Сигнальные последовательности про-мРНК, направляющие процесс полиаденилирования. Из вышеизложенного параграфа следует, что белковые факторы аппаратов полиаденилирования дрожжей и позвоночных не являются принципиально отлич­ ными друг от друга. То ж е самое можно сказать и о сигналах полиаденилирования про-мРНК этих двух категорий организмов. На р и с 1 изображены схемы организации наиболее простых сайтов поли­ аденилирования про-мРНК животных и дрожжей. Как видно, в про-мРНК животных и дрожжей имеется А-богатый элемент, расположенный при­ мерно за 20 нуклеотидов до места расщепления. Этот сигнал называется РЕ (positioning element) [25 ]. В про-мРНК животных он, в основном, пред­ ставляет собой последовательность AAUAAA, ре­ же — AUUAAA: 65 % про-мРНК человека содер­ жат такие последовательности [25] . РЕ про-мРНК дрожжей значительно более вариабельны. Гуо и Шерман [26 ] показали, что оптимальными вариан­ тами РЕ дрожжевых про-мРНК являются последо­ вательности AAUAAA и АААААА. Допустимы так­ ж е различные замены в этих элементах. Многочисленные экспериментальные исследо­ вания сигнальных элементов полиаденилирования дрожжевых про-мРНК позволили разделить их на три группы [18]: область, содержащую место до­ бавления поли (А)-тракта, вышеупомянутый РЕ и так называемый «efficiency element», который на рис. 1 обозначен как «верхний» элемент (UE). Мэнли и Такагаки [27] предположили, что UE п р о - м Р Н К дрожжей является функциональным аналогом U/GU-богатого нижнего элемента (DE) про-мРНК животных (рис 1), но находится не за Рис. 1. Схемы организации сайтов полиаденилирования про-мРНК животных и дрожжей [ 2 3 — 2 5 ] . Обозначения: РЕ — positioning element; DE — downstream element; UE — upstream element; U-rich — U-богатый элемент. Вертикальными стрелками показаны места расщепления, цифрами обозначены расстояния в нуклеотидах 188 ПОЛИАДБНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК местом расщепления, а до него вследствие относи­ тельно близкого расположения генов в геноме дрожжей. Следует, однако, отметить, что в про- мРНК животных элемент, функционально подо­ бный DE, может быть расположен и до места расщепления [1 ], а некоторые про-мРНК дрожжей, в свою очередь, могут содержать DE [18] . Наибо­ лее эффективным и часто встречающимся «верх­ ним» элементом про-мРНК дрожжей является по­ следовательность UAUAUA [26] . Эксперименты показывают, что три вышеназ­ ванных элемента необходимы и достаточны для осуществления процесса полиаденилирования про- м Р Н К дрожжей. Синтетический сигнал UAUAU- AN 1 0 AAUAAAN I 0 UUUCAAA, содержащий оптима­ льные UE и РЕ, а также короткую область, вклю­ чающую место расщепления про-мРНК CYC /, способен исполнять роль полного сайта полиадени­ лирования про-мРНК дрожжей [28 ]. Грэйба и соавт. в своих недавних работах [24, 25] подтвердили и состав, и местоположение най­ денных экспериментально сигнальных элементов полиаденилирования про-мРНК дрожжей Saccharo- myces cerevisiae, проанализировав методом стати­ стического компьютерного анализа 1352 уникаль­ ных сайта полиаденилирования, относящихся к 861-му гену. На р и с 1 приведены найденные ими наиболее часто встречающиеся сигналы. Кроме того, Грэйба и соавт. обнаружили, что участки Р Н К , непосред­ ственно прилегающие с обеих сторон к месту рас­ щепления, являются U-богатыми областями. То, что такая особенность не была ранее обнаружена экспериментально, объясняется, как полагают ав ­ торы, в рамках предложенной ими модели функци­ онирования сайтов полиаденилирования дрожже­ вых про-мРНК. Согласно этой модели, элементы, образующие сайт полиаденилирования, следует рассматривать в совокупности. При множественных и кооператив­ ных белково-нуклеиновых взаимодействиях эффек­ тивный сайт полиаденилирования может содержать отдельные субоптимальные элементы или даже полностью состоять из таких элементов. В частно­ сти, при наличии оптимальных UE и РЕ, например UAUAUA и AAUAAA, элементы, прилегающие к месту расщепления, могут быть не обогащены ури- диловыми остатками. Следует отметить, что, согласно статистиче­ ским данным [24 ], ~ 40 % исследованных генов дрожжей содержат UE, представляющий собой по­ следовательность ТАТАТА, в большинстве случаев являющуюся единственным оптимальным элемен­ том в сайте полиаденилирования. В заключение этого раздела следует отметить, что сайты полиаденилирования про-мРНК дрож­ жей могут состоять более чем из четырех вышеупо­ мянутых элементов, как это, например, имеет место в случае про-мРНК GCN4 [29] . П р о ц е с с п о л и а д е н и л и р о в а н и я п р о - м Р Н К . Процесс расщепления/полиаденилирования дрож­ жевых про-мРНК имеет ряд особенностей по срав­ нению с процессом образования З '-концов м Р Н К позвоночных [2, 18] . В частности, при полиадени- лировании про-мРНК дрожжей две стадии реакции не объединены в единый процесс в такой же степени, как в случае позвоночных, и расщеплен­ ные про-мРНК без З ' -концевых поли (А)-последо­ вательностей легко обнаруживаются в эксперимен­ тах in vitro без применения специальных мер по блокированию второй стадии рекции полиаденили­ рования. Особую роль в процессе полиаденилирования про-мРНК дрожжей играет фактор расщепления CF IB (Nab 4 p / H r p l p ) , родственный А/В-группе г е т е р о г е н н ы х я д е р н ы х р и б о н у к л е о п р о т е и н о в (гяРНП) позвоночных, регулирующих альтерна­ тивный сплайсинг [30] . Оказалось, что этот белок не является необходимым для осуществления реак­ ции расщепления [30] . В его отсутствие CF IA и CF И у (состав фактора CF П у в данной работе непонятен, поскольку авторы, например, относят полипептид Ysh l p / B r r 5р к фактору P F I) расщеп­ ляют про-мРНК преимущественно на аутентичных местах, однако при наличии дополнительных сай­ тов полиаденилирования вышеназванные факторы, расщепив транскрипт на природном месте, далее расщепляют его на всех остальных сайтах. Меха­ низм ингибирования утилизации альтернативных мест полиаденилирования фактором CF IB неизве­ стен. Авторы предположили, что N a b 4 p / H r p 1р может блокировать продвижение белкового комп­ лекса расщепления вдоль про-мРНК, создавая в Р Н К структуру высшего порядка, или же этот белок может связываться с про-мРНК на участке до нативного сайта полиаденилирования, экрани­ руя другие менее эффективные сайты. Второе пред­ положение основано, по-видимому, на том, что связывание CF IB с про -мРНК не является высоко­ специфичным. Так , например, авторы показали, что этот белок, а т акже полипептид Rna 15р «сшиваются» достаточно эффективно под действи­ ем ультрафиолета с мутантной про-мРНК СУ С 7, в которой отсутствуют, в частности, UE и РЕ . Кроме того, эта мутантная про -мРНК эффективно расщепляется in vitro очищенными факторами CF IA и CF И у , но не полиаденилируется в присутст- 189 ЗАРУДНАЯ М. И. Рис. 2. Образование ком­ плекса расщепления на сайте полиаденилирова­ ния про-мРНК дрожжей [ 3 0 ] . Факторы CF IA, CF IB и CF Иу обозначены кружками: светлым, тем­ ным и «в крапинку» со­ ответственно. Обозначе­ ния сигнальных элемен­ тов, как на рис. 1. На р и с у н к е (а) короткой стрелкой показано место расщепления вии соответствующих факторов, а реакция расщеп­ ления ингибируется при добавлении CF IB. Из полученных результатов авторы делают вывод о том, что UE и РЕ не требуются для реакции расщепления и не являются необходимы­ ми для связывания N a b 4 p / H r p 1р, но эти элемен­ ты существенны в реакции полиаденилирования. Согласно нашему мнению, тот факт , что CF IB относительно э ф ф е к т и в н о связывается с про- м Р Н К , не содержащими консенсусных сигналов полиаденилирования, находится в соответствии с моделью функционирования сайтов полиаденили­ рования про-мРНК дрожжей, представленной вы­ ше. Этот белок имеет два РНК-связывающих доме­ на [4] и специфически связывается с последова­ тельностями AUAUAU разных про-мРНК [4, 31 ], однако он также может специфически связываться и с про-мРНК, нативный сайт полиаденилирования которой не содержит UA-повторов [31 ]. В послед­ нем случае, согласно модели, ключевым сигналь­ ным элементом в сайте полиаденилирования явля­ ется, очевидно, не UE, а другой элемент или ж е сайт может полностью состоять из неконсенсусных элементов. Наша интерпретация результатов работы [30] проиллюстрирована на рис. 2. Мы полагаем, что CF 1В не экранирует почти весь участок Р Н К до природного места расщепления, как это изображе­ но на р и с 8, приведенном в работе [30] , а связы­ вается преимущественно с нативными и потенци­ альными сайтами полиаденилирования. При этом он может связываться либо только с элементом UE (рис 2, а ) , либо одновременно с UE и U-богатыми элементами, прилегающими к месту расщепления (рис. 2, б). В настоящее время неизвестно, с к а к и м и сигнальными э л е м е н т а м и связываются факторы расщепления CF П у и CF IA, хотя оба фактора — потенциальные РНК-связывающие бел­ ки (табл. 1). Можно предположить, что местом связывания CF Н у , гомологичного фактору живо­ тных CPSF, является А-богатый участок (РЕ) , а местом связывания CF IA (две субъединицы кото­ рого гомологичны субъединицам фактора животных CstF) — или «верхний» сигнальный элемент (UE), или U-богатая область, окружающая место расщеп­ ления. Связывание CF П у и CF IA с природным сайтом полиаденилирования и с CF IB, связанным с UE (или с UE и U-богатой областью), приведет к смещению CF IB с одного из сигналов (во всех вариантах, кроме варианта а-*в, р и с 2) и к обра­ зованию эффективного комплекса расщепления. На альтернативных, менее эффективных сайтах, смещение будет затруднено и активный комплекс не образуется. 190 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК Если же CF IB связывается только с UE и этот сигнал не является местом связывания CF IA (ва­ риант а->в, рис. 2 ) , связывание CF И у и CF IA с альтернативным сайтом полиаденилирования в присутствии CF IB приведет к образованию неак­ тивного комплекса расщепления, тогда как в отсут­ ствие CF IB эти факторы образуют активный комплекс. Интересно отметить, что в дрожжах найден белок Ref 2р [32] с молекулярной массой 48 кДа, в составе которого много лизиновых (14,4 %) и сериновых (12,6 %) остатков. Ref 2р не существен для полиаденилирования про-мРНК, имеющих э ф ­ фективные сигналы полиаденилирования, но зна­ чительно увеличивает скорость реакции расщепле­ ния транскриптов со «слабыми» сайтами. Еще одно отличие между процессами полиаде­ нилирования про-мРНК дрожжей и позвоночных состоит в том, что в них используются разные белки для контроля длины поли (А)-тракта. В слу­ чае высших эукариотов ключевым белком, ответст­ венным за контроль, является РАВР2 [33] . Дрож­ жевой аналог этого белка в настоящее время не найден. Однако, как показано в работах [6, 34 ], в состав комплекса полиаденилирования про-мРНК дрожжей входит главный цитоплазматический по­ ли (А)-связывающий белок Pab 1р. Отсутствие его приводит к синтезу поли (А)-трактов м Р Н К , значи­ тельно более длинных, чем в природных м Р Н К , имеющих длину 60—70 нуклеотидов. Следует отметить, что РАВР1 высших эукари­ отов так же, как и его дрожжевой аналог, может аккумулироваться не только в цитоплазме, но и в клеточном ядре [35 ]. Он найден в так называемых спеклах (speckles) там же , где и фактор сплайсинга SC35. Функции РАВР1 позвоночных в ядре неизве­ стны. В первой части обзора [1 ] сообщалось о том, что на периферии спеклов, возможно, осуществля­ ется процессинг транскриптов наиболее активных генов. Можно предположить, что в случае этих транскриптов обмен РАВР2 на РАВР1 происходит не в цитоплазме во время обмена ядерных Р Н К - связывающих белков на цитоплазматические, а еще до экспорта их из ядра. Pab l p дрожжей, возможно, является не един­ ственным белком, участвующем в контроле длины синтезируемых поли (А)-хвостов м Р Н К . Мэнгас и соавт. [36] идентифицировали белок Pbp 1р, спе­ цифически взаимодействующий с Pab l p . Взаимо­ действие осуществляется через гомологичные про- лин- и метионин-богатые домены, входящие в со­ став обоих белков. Отсутствие Pbp l p в системе in vitro приводит к синтезу укороченных поли (А) - трактов. Авторы считают, что этот белок может быть регулятором либо P a b l p , либо нуклеазы, например, РАВ-зависимой (PAN) . Следует отметить, что Pbp l p дифференциаль­ но экспрессируется в разных фазах роста клеток: в логарифмической фазе наблюдается максимальная экспрессия, а в стационарной — белок практически отсутствует. Вышеупомянутая нуклеаза PAN, как показано в работе [37] , присутствует и активна в экстрак­ тах, используемых для проведения реакции поли­ аденилирования про-мРНК. Оказалось, что этот фермент необходим для специфического укорачи­ в а н и я З ' -концевых поли (А) -последовательностей м Р Н К . Авторы предположили, что в результате реакции полиаденилирования д р о ж ж е в ы е про- м Р Н К приобретают 3 ' -концевые поли (А)-последо­ вательности длиной 70—90 нуклеотидов, затем по­ ли (А)-нуклеаза быстро укорачивает их до длины, зависящей от вида м Р Н К . Например, зрелые м Р Н К RPL46, PGK1 и MFA2 имеют поли (А)-тракты дли­ ной примерно 55 , 60 и 70 нуклеотидов соответст­ венно. В настоящее время неизвестно, происходит ли PAN-зависимое деаденилирование в ядре, явля­ ясь одной из стадий реакции полиаденилирования, или же это цитоплазматическая реакция. В заключение рассмотрим вопрос о связи меж­ ду процессами образования З ' -концов м Р Н К дрож­ жей и терминации транскрипции. Так же , как и в случае позвоночных, сигналы полиаденилирования дрожжевых про-мРНК вовлечены в процесс окон­ чания транскрипции [38—41 ]. Механизм сопряже­ ния этих двух процессов неизвестен. Однако Бирс и соавт. [41 ] показали, что мутации белков Rna 14р, Rna 15р и Pcf l i p , участвующих как в первой, так и во второй стадиях процесса полиаденилиро­ вания, приводили к ингибированию терминации транскрипции, а мутации белков Рар 1р, а также Fip l p и Yth l p , участвующих, как считалось ранее, лишь в синтезе поли (А)-тракта, не оказыва­ ли заметного влияния. В работе [42] , где модифицировали не белко­ вые факторы, а сайт полиаденилирования про- м Р Н К FBP1, показано, что в отдельных случаях изменение этого сложного сайта по-разному влияет на эффективность процессов полиаденилирования и терминации транскрипции. Например, полная делеция (ТА)-богатого элемента вызывала значи­ тельное снижение эффективности процесса поли­ аденилирования, но почти не оказывала влияния на процесс терминации транскрипции. Авторы вы­ сказывают предположение, что в этих процессах участвуют либо разные перекрывающиеся сигналы, либо сборка неполноценных нефункциональных комплексов полиаденилирования про-мРНК на мо- 191 ЗАРУДНАЯ М. И. дифицированных сигналах может быть все ж е до­ статочной для стимулирования окончания транс­ крипции. В недавней работе Родригез и соавт. [43] сообщается о том, что субъединица фактора CF II y — Pta l p — специфически связывается в дрож­ жевых экстрактах с фосфорилированным С-конце- вым доменом РНК-полимеразы II. Таким образом, по к р а й н е й м е р е это в заимодействие м о ж е т обусловливать сопряжение процессов полиаденили­ рования и терминации транскрипции. Полиаденилирование п р о - м Р Н К растений. Не исключено, что процессы образования 3 , -концов м Р Н К позвоночных и дрожжей, с одной стороны, и растений — с другой, существенно различаются; процесс полиаденилирования про-мРНК растений, возможно, более прямо связан с окончанием транс­ крипции. Такое предположение высказано в обзоре Ли и Ханта [44 ]. В его основе лежит, в частности, тот факт, что, хотя в базах данных последователь­ ностей Д Н К растениий встречаются последователь­ ности с высокой степенью гомологии к субъедини­ цам факторов полиаденилирования про-мРНК по­ звоночных, тем не менее, существование факторов полиаденилирования про-мРНК растений пока еще гипотетично. Лишь об одном из белков — поли(А)-полиме- разе — имеется некоторая информация, но пока еще нет работ, в которых было бы продемонстриро­ вано участие этого фермента в специфической (зависящей от наличия в про-мРНК сигнальных последовательностей) реакции полиаденилирова­ ния, локализованной в клеточном ядре [44 ]. Кроме того, хотя в растительных про-мРНК найдены последовательности, необходимые для осуществления реакции полиаденилирования, и их организацию можно считать аналогичной организа­ ции сайтов полиаденилирования про-мРНК дрож­ жей и позвоночных, тем не менее, сигнальные элементы в случае растений могут играть роль, отличную от таковой подобных элементов в других системах [44] . Сайты полиаденилирования растительных про- мРНК расположены, в основном, так же , как и в случае дрожжей, — до места расщепления. Они состоят из комбинаций трех типов элементов: FUE (far-upstream element) , N U E (near-upstream ele­ ment) и области, содержащей место присоединения поли (А)-тракта [44] . N U E представляет собой А- богатый элемент, состоящий из 6—10 нуклеотидов. Он расположен за 10—40 нуклеотидов до места расщепления. В одной про-мРНК может быть не­ сколько таких элементов. В качестве N U E может использоваться и гексамер AAUAAA, являющийся сигналом полиаденилирования про-мРНК вируса мозаики цветной капусты (CaMV), однако в этом случае эффективны также гексамеры с любыми единичными заменами нуклеотидов [45] . Интерес­ но отметить, что субстраты, содержащие сайт по­ лиаденилирования про-мРНК CaMV, могут быть «аккуратно» полиаденилированы в дрожжах [45] . Сигнал FUE определяет эффективность по­ ли (А)-сайта. Он может состоять из нескольких элементов, охватывая область длиной в 100 нукле­ отидов и располагаясь на расстоянии от 13 до 100 нуклеотидов до N U E [44 ]. Среди выявленных мо­ тивов FUE встречаются, например, такие элемен­ т ы , к а к U U U G U A , C U U G U A A , U C U G U A и UUUGAA ( [45] и ссылки в этой работе). Единст­ венный FUE может входить в состав нескольких сайтов, содержащих разные N U E и области, окру­ жающие место расщепления [44] . Согласно уже упоминавшейся работе Грэйба и соавт. [25] , изу­ чавших сигналы полиаденилирования компьютер­ ным методом, организация сайтов полиаденилиро­ вания и состав сигнальных элементов про-мРНК дрожжей и растений подобны, хотя наиболее часто встречающиеся UE (FUE) растительных про- м Р Н К — UUGUAU и UUGUAA — соответствуют менее значимым «верхним» элементам транскрип­ тов дрожжей. Отличительной особенностью растительных про-мРНК является наличие в них множественных мест полиаденилирования, расположенных в обла­ сти ~ 100—400 нуклеотидов дальше стоп-кодона (ссылки в работе [46]) . Причина такой множест­ венности неизвестна. Одно из возможных объясне­ ний существования многих мест расщепления осно­ вано на различии нуклеотидного состава раститель­ ных генов в области экзонов и З'-нетранслируемой области. Авторы работы [46] , проанализировав состав 29 генов кукурузы в 3 '-концевой области, показа­ ли, что участок транскрипта размером 100 нуклео­ тидов, расположенный непосредственно перед стоп- кодоном, является особенно GC-богатым (65 %) по сравнению с остальными участками экзонов. Со­ держание уридиловых остатков в нем составляет 17 %. Оно увеличивается до 33 % (а содержание AU —- до 57 %) в области размером ~ 240 нуклео­ тидов, расположенной между стоп-кодоном и глав­ ным местом расщепления, и до 40 % — на участке размером ~ 50 нуклеотидов, расположенном сразу ж е за местом расщепления. Авторы этой работы вставляли АТ-богатые фрагменты фактически со случайным распределением нуклеотидов в GC-бо- гатые экзоны гена Bz 2 кукурузы и обнаружили, что в отсутствие сплайсинга эти фрагменты служи- 192 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК ли сигналами полиаденилирования транскрипта, а при наличии 5'-сайта сплайсинга они направляли сплайсинг. Авторы предположили, что места поли­ аденилирования про-мРНК кукурузы определяют­ ся наличием в ее 3 ' UTR A/U-богатых областей, а не консервативных сигнальных элементов. Прини­ мая во внимание результаты этой работы, Ли и Хант [44] высказали мнение о том, что большая вероятность образования в A /U-богатых UTR транскриптов растений коротких А-богатых участ­ ков (NUE) и коротких U-богатых участков (FUE) может объяснить существование множественных мест полиаденилирования в про-мРНК растений. Если близость механизмов процесса полиаде­ нилирования про-мРНК дрожжей и позвоночных, с одной стороны, и растений — с другой, не является в настоящее время бесспорной, то о сходстве фун­ кций, выполняемых З ' -концевыми поли (А)-после­ довательностями их м Р Н К в комплексе с поли (А) - связывающими белками, говорить, по-видимому, можно. Позитивное влияние РАВР, а также З ' -конце- вых поли (А)-последовательностей м Р Н К на транс­ ляцию в растениях отмечалось еще в ранних рабо­ тах. Например, Гэли [47] показал, что как ста­ бильность , т а к и э ф ф е к т и в н о с т ь т р а н с л я ц и и синтезированной in vitro м Р Н К Luc, введенной в протопласты табака, увеличивается при наличии на З'-конце транскрипта поли (А)-тракта, а на 5 ' - конце — кэп-структуры, причем при наличии од­ новременно и кэп-структуры, и поли (А)-тракта степень повышения эффективности процесса синте­ за белка намного превышает суммарный эффект от индивидуальных вкладов этих структур. В этой работе синергическое стимулирование концевыми структурами м Р Н К наблюдали также и при транс­ ляции в клетках дрожжей и животных. В более поздних работах [48, 49 ] показано, что РАВР из пшеницы специфически связывается с факторами инициации трансляции eIF-4F, e l F - iso4F (через субъединицу eIF-4G) и eIF-4B и что комплексы e IF -4F /PABP или eIF- iso4F/PABP зна­ чительно эффективнее связываются с аналогом кэп-структуры, чем отдельные факторы eIF-4F и eIF-iso4F. Эти результаты, как считают авторы работы [49] , могут, по крайней мере, частично объяснить механизм стимулирования инициации трансляции поли (А)-связывающим белком. Кроме того, они показали, что комплекс e IF -4F /PABP может одновременно связывать кэп-структуру и поли (А). Сближение концов м Р Н К , облегчающее реинициацию трансляции, также может быть при­ чиной стимуляции. Еще до опубликования работы [48 ] появилось сообщение о том, что дрожжевой белок Pab l p специфически взаимодействует с фактором иници­ ации трансляции eIF-4G [50] . Pab l p необходим для жизнеспособности дрожжевых клеток [51 ]. Он участвует во многих внутриклеточных процессах. Во-первых, как уже упоминалось выше, поли (А) - связывающий белок входит в состав комплекса полиаденилирования, обеспечивая контроль длины З'-концевых поли (А) -последовательностей м Р Н К [6, 34 ] ; во-вторых, он является необходимым для функционирования поли (А) -нуклеазы (PAN) [37] ; в-третьих, этот белок, вероятно, способствует реор­ ганизации мРНК-белкового комплекса при перехо­ де м Р Н К из ядра в цитоплазму [52 ]. Наконец, он вовлечен во взаимодействие между 5 ' - и З ' -конца- ми м Р Н К , которое, с одной стороны, обусловливает стимуляцию инициации трансляции [53 ], а с дру­ гой, — защиту м Р Н К от декэпирования (удаления к э п - с т р у к т у р ы ) и п о с л е д у ю щ е й д е г р а д а ц и и (5 ' -*3 ')-экзонуклеазой (этим двум процессам пред­ шествует деградация поли (А)-тракта до длины ~ 10 нуклеотидов) [54] . Оказалось, что поли (А) -связывающий белок растений способен функционально заменять Pab l p дрожжей [55 ]. Из растений выделен ряд орган-спе­ цифичных РАВР [56 ]. Один их них — РАВ5 из Arabidopsis thaliana^ экспрессирующийся только в цветах, может, как показано в работе [55] , обеспе­ чить жизнеспособность дрожжевых клеток в отсут­ ствие эндогенного поли (А)-связывающего белка. Экспрессирующийся в дрожжах РАВ5 выполняет, хотя и менее эффективно, некоторые функции Pab l p , а именно — он участвует в процессе укорачи­ вания поли (А)-трактов м Р Н К и стимулирует ини- цициацию трансляции. В то ж е время этот белок не способен восстанавливать связь между деадени- лированием и декэпированием м Р Н К дрожжей. Однако, как показано в недавней работе [57] , другой поли (А)-связывающий белок из этого расте­ ния — РАВ2, экспрессирующийся в различных ор­ ганах, может частично восстанавливать и эту фун­ кцию дрожжевого белка. Авторы предположили, что в растениях поли (А)-связывающие белки вов­ лечены во многие из тех процессов, в которых участвует дрожжевой P a b l p . Подтверждением этого предположения могут, например, служить результаты работы [58] , в ко­ торой показано, что м Р Н К а 1-tubulin Chlamydo- monas reinhardtii разрушается в обычных условиях, следуя основному пути деградации м Р Н К дрож­ жей, — сначала деаденилируется, а затем подвер­ гается действию (5 ' -»3 ' ) -экзорибонуклеазы. Более того, как полагают авторы работы [55 ], учитывая локализацию РАВ5 из A. thaliana и 193 ЗАРУДНАЯ М. И. динамику его экспрессии, этот белок может участ­ вовать также и в процессах, специфичных для высших эукариот, а именно — в гаметогенезе и раннем развитии. Это предположение сделано ис­ ходя из того факта , что при развитии ооцитов и ранних эмбрионов многих видов животных конт­ роль трансляции матерински наследуемых м Р Н К осуществляется посредством изменения длины их 3 ' -концевых поли (А) -последовательностей. Интересно отметить, что кодируемый в ядре растительный поли (А)-связывающий белок RB47 из С. reinhardtii используется для стимулирования трансляции одной из м Р Н К в хлоропластах [59, 60 ] , хотя трансляция в этой органелле подобна таковой в прокариотах. RB47 специфически связы­ вается с 5 ' UTR м Р Н К PsbA хлоропластов и не­ обходим для ее трансляции. Связывание, возмож­ но, происходит в области м Р Н К , содержащей три коротких олиго (А)-тракта. Механизм стимуляции до сих пор неизвестен. Следует подчеркнуть, что в данном случае существенным является взаимодей­ ствие поли (А)-связывающего белка с 5 '-концом м Р Н К , а не с 3'-концевым поли (А)-трактом. мРНК, кодируемые геномом хлоропластов, в основ­ ном не имеют 3 ' -концевых поли (А)-трактов; более того, полиаденилирование этих м Р Н К играет важ­ ную роль в процессе их деградации, хотя механизм этого процесса отличен от процесса деградации мРНК дрожжей и позвоночных. Схема процесса деградации одной из м Р Н К хлоропластов — pet D — изображена на рис. 3 . Ре ­ зультаты работы [61 ] свидетельствуют в пользу того, что деградация этой м Р Н К начинается с эндонуклеолитического расщепления, осуществляе­ мого сайт-специфической эндорибонуклеазой р67 (подобной бактериальной Р Н К а з е Е) на двух AU- богатых участках, расположенных до 3'-концевой шпилькообразной структуры, устойчивой к дейст­ вию нуклеаз . Расщепление на этих участках про­ исходит с разной эффективностью (рис. 3) . К вновь образовавшимся 3 ' -концам добавляются поли (А) - тракты; кроме того, может полиаденилироваться и З ' -конец нерасщепленной макромолекулы. Во всех случаях полиаденилированные продукты эффек­ тивно разрушаются под действием (3 ' 5 ' ) -экзо- р и б о н у к л е а з ы — п о л и н у к л е о т и д ф о с ф о р и л а з ы (ПНФазы) p lOO/PNPase с молекулярной массой 100 кДа. Реакция эндонуклеолитического расщеп­ ления ингибируется, когда с AU-богатым участком связывается белок с молекулярной массой 55 кДа. Связь между полиаденилированием и быстрой деградацией Р Н К пластид объяснили Лисицки и соавт. [62] , показавшие, что экзорибонуклеаза lOORNP/PNPase (plOO/PNPase) связывается с по­ ли (А)-трактами гораздо более эффективно, чем с другими полирибонуклеотидами. Поскольку этот фермент осуществляет процессивную реакцию, т. е. деградирует Р Н К в результате одного акта при­ соединения, отщепляя нуклеотид за нуклеотидом, то его преимущественными субстратами является Р Н К с 3 '-концевыми поли (А)-последовательностя­ ми. Как будет видно из следующего раздела, меха­ низм деградации м Р Н К пластид близок к таковому бактериальных РНК. П о л и а д е н и л и р о в а н и е бактериальных Р Н К . Процессы образования м Р Н К прокариотов и эука- Рис. 3. Схема деградации мРНК Pet D хлоропластов шпината [61 ] . Стрелками обозначены места эндонуклеотического расщепления (тонкой стрелкой указано минорное место). Волнистыми линиями изображены З'-концевые поли (А)-по­ следовательности. Место связывания бе­ лка с молекулярной массой 55 кДа подчеркнуто 194 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК риотов, как известно, существенно различаются. В частности, эукариотические м Р Н К должны экспор­ тироваться из ядра в цитоплазму до того, как они смогут быть использованы для трансляции, а м Р Н К прокариотов доступны для синтеза белка сразу ж е после транскрипции. Кроме того, большинство бак­ териальных м Р Н К очень быстро разрушается [63 ]. Исходя из этих фактов долгое время считали, что полиаденилирование является отличительной чер­ той м Р Н К эукариотов, несмотря на то, что по­ ли (А)-полимеразная активность была обнаружена в бактериях еще в 1962 г. [64] , а начиная с 1975 г. начали появляться работы, свидетельствующие о наличии в бактериальных Р Н К З'-концевых по­ ли (А)-последовательностей. Эти факты приобрели значение, по-видимому, только в 1993 г., когда стало известно [65] , что процесс полиаденилирова­ ния существен для деградации регуляторной Р Н К I, ингибирующей репликацию бактериальных плаз - мид типа ColEl . Следует отметить, что З ' -конце- вые поли (А)-тракты эукариотических м Р Н К были обнаружены еще в 1971 г. [17 ], а их функции были установлены в 90-е годы [66 ]. По сравнению с м Р Н К эукариотов бактериаль­ ные РНК имеют более короткие З ' -концевые по­ ли (А)-тракты и полиаденилированию подвергается меньшая их часть [63 ]. Процесс полиаденилирова­ ния в бактериях не является специфичным лишь для некоторых транскриптов, играющих определен­ н у ю ф и з и о л о г и ч е с к у ю р о л ь , н а п р и м е р , в Escherichia coli полиаденилированы как одна из наиболее стабильных м Р Н К — м Р Н К Ipp, кодиру­ ющая структурный белок липопротеин, так и ко- роткоживущая м Р Н К trpA, кодирующая а-субъеди- ницу триптофан синтетазы [67 ]. Обе м Р Н К имеют З'-концевые поли (А)-тракты длиной 10—20 нукле- отидов, причем в обоих случаях полиаденилирова- но 40—50 % молекул. З ' -Концевые поли (А)-тракты м Р Н К Е. coli синтезируются двумя различными поли(А)-пол- имеразами: PAP I (основной фермент) и PAP II с молекулярными массами 52 и 35 кДа соответствен­ но [67] . Значительной гомологии между двумя бактериальными полимеразами, а также между этими белками и ферментами эукариотов не обна­ ружено. Однако следует отметить, что все извест­ ные РАР из разных категорий организмов, а также т Р Н К нуклеотидилтрансферазы (ссаТ) и некоторые другие ферменты принадлежат к одному суперсе­ мейству нуклеотидилтрансфераз [68] . Внутри него они подразделяются на две или три группы в зависимости от типа структурной организации ка­ талитического домена [10] . К первой группе отно­ сятся, в частности, ссаТ дрожжей и РАР 'ы эукари­ отов, а ко второй — PAP Е. coli и ссаТ Е. colu Как показано в работе [69] , бактериальная PAP I в отличие от Рар 1р дрожжей может исполь­ зовать в качестве субстрата для присоединения к Р Н К длинных рибогомополимеров не только А Т Р , но и другие нуклеотидтрифосфаты. Авторы этой работы также показали, что in vitro шпилькообраз- ная структура, присутствующая на 3 ' -концах боль­ шинства бактериальных м Р Н К , ингибирует по­ ли (А)-полимеразную активность, однако тракт из двух—шести нуклеотидов, расположенный сразу же за «шпилькой», достаточен для подавления ингибиторного эффекта . В бактериях поли (А)-последовательности до­ бавляются не только к З ' -концам м Р Н К . Саркар [67] , суммировав результаты, полученные в раз­ ных работах, в том числе и ее собственных, сгруп­ пировала различные места полиаденилирования 195 ЗАРУДНАЯ М. И. бактериальных Р Н К в шесть классов. Мы приводим ее классификацию в виде табл. 2. Следует отме­ тить, что вследствие быстрой деградации бактери­ альных Р Н К для определения мест полиаденилиро­ вания использовали штаммы Е. coli с дефектами в генах эндонуклеазы Р Н К а з ы Е и двух основных З ' - экзонуклеаз — полинуклеотидфосфорилазы и РНКазы И. Из табл. 2 видно, что полиаденилирование может происходить, в частности, на местах эндо­ нуклеолитического расщепления как в транслируе­ мых, так и нетранслируемых областях мРНК. З ' -Концевые поли (А)-тракты участвуют в про­ цессе деградации бактериальных Р Н К и, возможно, в инициации трансляции. Последнее предположе­ ние основано на том, что белок S1 малой рибосом- ной субъединицы Е. coli является поли (А)-связыва­ ющим белком [70 ]. Результаты работы [70 ] свиде­ т е л ь с т в у ю т в п о л ь з у т о г о , ч т о в п р о ц е с с е трансляции in vivo SI связан с поли (А)-трактами м Р Н К Е. coli. Функции 3 ' -концевых поли (А)-трактов в про­ цессе деградации бактериальных Р Н К были впер­ вые установлены Key и соавт. [65] при исследова­ нии деградации вышеупомянутой Р Н К I — анти­ смыслового репрессора репликации плазмид. В процессе разрушения этой Р Н К участвуют, по крайней мере, три фермента: эндонуклеаза Е, рас­ щепляющая Р Н К I на 5 ' -конце; РАР, синтезирую­ щая поли (А)-хвост на З ' -конце; и полинуклеотид- фосфорилаза, которая эффективно деградирует по- лиаденилированную расщепленную Р Н К [65, 71 ]. Нуклеазы, по-видимому, функционально взаи­ мосвязаны — одна из них стимулирует действие другой и наоборот. Рибонуклеаза Е, возможно, участвует не только в эндонуклеолитическом рас­ щеплении Р Н К I, но и в укорачивании 3 '-концево­ го поли (А)-тракта [72] , причем обе реакции зави­ сят от его длины. Р Н К с относительно длинными поли (А)-трактами (~ 40 нуклеотидов) не подверга­ ется эндонуклеолитическому расщеплению. П о л и а д е н и л и р о в а н и е играет определенную роль не только в деградации бактериальных регу­ ляторних Р Н К , но и м Р Н К . Об этом свидетельст­ вуют результаты работ (см., например, [73]) , в которых показано, что время жизни ряда м Р Н К значительно возрастает в отсутствие РАР. Пути деградации некоторых м Р Н К Е. coli, в частности, rpsT и rpsO были изучены детально [74, 75 ] . В обоих случаях деградация инициируется эндонуклеолитическим расщеплением транскрипта, к а т а л и з и р у е м ы м Р Н К а з о й Е. Образовавшиеся фрагменты разрушаются различными нуклеазами. Их эффективность может стимулироваться поли- аденилированием фрагментов; более того, в неко­ торых случаях этот процесс играет особенно важ­ ную роль. Так , например, он необходим для дегра­ дации 3'-концевого фрагмента м Р Н К rpsT длиной 147 нуклеотидов [74] . При этом реакция полиаде­ нилирования должна происходить в условиях, га­ рантирующих ее неоднократное возобновление. Авторы этой работы постулировали следую­ щую модель деградации разных полирибонуклеоти- дов под действием таких экзонуклеаз , как РНКаза II и полинуклеотидфосфорилаза: 1) для деградации Р Н К с неспаренным 3 , -концом, которому предше­ ствует область с неустойчивой вторичной структу­ рой, не требуется модификации З ' -конца; Р Н К непосредственно разрушается под действием обеих нуклеаз; 2) полинуклеотид, содержащий на З ' -кон­ це стабильную шпилькообразную структуру, та­ кую, например, как в Р Н К I, может быть разрушен после однократного полиаденилирования РНК; 3) для деградации высокостабильной «шпильки», та­ кой как в р-независимом терминаторе м Р Н К rpsT, необходимы повторные циклы полиаденилирования и процессивного фосфоролиза. Постепенное «внед­ рение» П Н Ф а з ы в шпилькообразную структуру происходит при локальном расплетании двойной спирали в основании «шпильки» в процессе «дыха­ ния» Р Н К . РНКаза II не способна разрушать подо­ бные структуры. Более того, она ингибирует зависящую от по­ лиаденилирования активность П Н Ф а з ы , так как удаляет З ' -концевые поли (А)-тракты; 4) деграда­ ция наиболее стабильных полирибонуклеотидов, таких как структурированный фрагмент в мРНК malE-malF, происходит с использованием энергии А Т Р под действием деградосомы, в состав которой входят РНКаза Е, П Н Ф а з а , енолаза (гликолитиче- ский фермент с неизвестной функцией в деграда­ ции Р Н К ) , геликсаза RhIB и, возможно, шаперон Dna К. В недавней работе [76 ] показано, что в Е. coli имеется функциональный аналог поли (А)-связыва­ ющего белка позвоночных РАВР2. Напомним, что этот белок совместно с фактором CPSF обеспечива­ ет процессивность второй стадии реакции полиаде­ нилирования про-мРНК позвоночных и, кроме то­ го, ответствен за контроль длины синтезируемых поли (А)-трактов [1 ]. Оказалось, что в присутствии многофункционального фактора Hfq Е. coli, специ­ фически связанного с олигоаденилированными м Р Н К , реакция полиаденилирования становится процессивной. Функциональное значение стимули­ руемого фактором Hfq процесса полиаденилирова­ ния неизвестно. Авторы предположили, в частно­ сти, что длинные З ' -концевые поли (А)-тракты мо- 196 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК гут облегчать взаимодействие связанного с поли (А) активатора трансляции с 5'-оператором. Кроме то­ го, не исключено, что фактор Hfq защищает по­ ли (А)-тракты от действия рибонуклеаз. Полиаденилирование вирусных м Р Н К . Нали­ чие в эукариотических м Р Н К специфических кон­ цевых структур — кэп-структуры на 5 ' -конце и поли (А)-тракта на 3 ' -конце — является, как изве­ стно, отличительной чертой э у к а р и о т и ч е с к и х мРНК. Хотя эти концевые структуры не являются необходимыми для трансляции, они в значитель­ ной степени стимулируют белковый синтез [53] , поэтому вирусы либо обеспечивают ими свои мРНК, либо используют иные подходы для предот­ вращения преимущественной трансляции кэпиро- ванных и полиаденилированных хозяйских м Р Н К . В этом разделе мы рассмотрим несколько примеров подобных стратегий. мРНК многих ДНК-содержащих вирусов «кэ- пируются» и полиаденилируются соответствующи­ ми хозяйскими аппаратами. Они имеют в 3 ' UTR сигнальные последовательности полиаденилирова­ ния, аналогичные последовательностям хозяйских мРНК. К таким транскриптам относится, напри­ мер, м Р Н К вируса SV 40, процесс полиаденилиро­ вания которой детально описан в предыдущем об­ зоре [1 ]. З ' -Концевые поли (А)-тракты м Р Н К ряда виру­ сов, например пикорнавирусов, кодируются гено­ мом [77]. м Р Н К пикорнавирусов не имеют на 5'-конце кэп-структуры, но они используют для инициации трансляции элементы IRES (internal ribosome entry site) [53] . В процессе IRES-стиму- лируемой инициации трансляции участвует почти тот же набор канонических белковых факторов, что и при трансляции, стимулируемой кэп-струк- турой, в том числе и фактор eIF4G. В инфицированных пикорнавирусами клетках некоторые вирусные протеазы расщепляют eIF4G на два фрагмента: меньший N-концевой фрагмент содержит место связывания eIF4E, а больший — места связывания eIF3 и eIF4A. Расщепление eIF4G приводит к ингибированию кэп-зависимой трансляции хозяйских м Р Н К и к активации транс­ ляции вирусных м Р Н К , для которой достаточен С-концевой фрагмент этого фактора. Следует также отметить, что З ' -концевые по­ ли (А)-тракты м Р Н К могут стимулировать инициа­ цию трансляции независимо от кэп-структуры, способствуя доставке рибосом к внутренним местам инициации трансляции [78 ]. Существуют вирусные м Р Н К , приобретающие З'-концевые поли (А)-тракты путем повторного ко­ пирования вирусной полимеразой олигоШ) -участ­ ков матричной Р Н К . Этим способом образуется, например, поли (А)-тракт м Р Н К вируса гриппа А. Результаты работы Пуна и соавт. [79 ] свидетельст­ вуют о том, что началу транскрипции предшеству­ ет связывание вирусной полимеразы с 5 '-концом матричной Р Н К (vPHK) и образование двойной спирали между комплементарными участками, рас­ положенными в 5 ' - и З ' -концевых областях матри­ цы. После инициации транскрипции двойная спи­ раль распадается, а полимераза во время всего процесса синтеза м Р Н К остается связанной с 5 ' - концом матрицы. Поскольку полимераза не способ­ на транскрибировать место своего связывания, она повторно копирует прилегающий к нему олигоШ) - участок длиной 5—7 нуклеотидов. В другой работе [80 ] Пун и соавт. подтвердили существование процесса повторного копирования, показав, что искусственная замена копируемого олигоШ)-участка в vPHK на олиго(А)-тракт при­ водит in vitro и in vivo к синтезу 3'-концевого поли(U)-тракта , а вставки в олигоШ)-тракт других нуклеотидных остатков — к ингибированию синте- з а З ' -концевых поли (А) -последовательностей м Р Н К вируса гриппа . Следует отметить , что большая часть м Р Н К с поли (U)-хвостами рекомби- нантного вируса гриппа не транспортируется из ядра в цитоплазму [81] . Эти данные свидетельст­ вуют о существенной роли З ' -концевых поли (А) - трактов для экспорта вирусных м Р Н К . м Р Н К вируса гриппа кэпированы. Эндонукле- аза, входящая в состав комплекса вирусных бел­ ков, включающего РНК-полимеразу , отщепляет кэпированный фрагмент хозяйской м Р Н К , который затем используется для инициации транскрипции [82] . При вирусной инфекции не только разруша­ ются 5 '-концы хозяйских м Р Н К , но и нарушается процесс образования их 3 ' -концов. Как показано в работе [83] , вирусный белок NS 1 специфически связывается с ф а к т о р а м и полиаденилирования CPSF-30 и РАВР2. Связывание с CPSF-30 приво­ дит к ингибированию процесса расщепления хозяй­ ских про-мРНК, но не полному, некоторые транс­ крипты расщепляются и имеют короткие З ' -конце­ вые поли (А)-тракты. Связывание NS 1 с РАВР2 блокирует вторую стадию полиаденилирования — процессивный синтез длинного поли (А)-тракта, осуществляемый, как уже упоминалось, комплек­ сом из трех белков (PAP, CPSF и РАВР2). Кроме того, это взаимодействие подавляет экспорт РАВР2 из ядра. Нерасщепленные хозяйские про-мРНК, а также расщепленные, но имеющие лишь короткие З '-концевые поли (А)-тракты, не экспортируются из ядра, в частности, как полагают авторы [83] , из-за отсутствия взаимодействия между РАВР2 и 197 ЗАРУДНАЯ М. И. удлиняющимися 3 ' -концевыми поли (А)-последова­ тельностями м Р Н К . В то ж е время экспорт вирус­ ных м Р Н К не блокируется, поскольку их З ' -конце­ вые поли (А)-тракты не синтезируются хозяйским аппаратом полиаденилирования. Процесс повторного копирования о л и г о Ш ) - тракта используется, видимо, и для полиаденили­ рования м Р Н К вируса везикулярного стоматита (VSV) [84] . Комплекс, состоящий из двух белков (L и Р ) , осуществляет кэпирование и полиаденили­ рование транскриптов вируса VSV, средняя длина 3 ' -концевых поли (А)-последовательностей которых составляет 100—200 нуклеотидов. Сигналом для полиаденилирования служит последовательность AUACU 7 . Механизм повторного копирования не установлен. Интересно отметить, что, как и в случае эукариотов, сигнал полиаденилирования м Р Н К вируса VSV необходим для терминации транскрипции [84] . Иная стратегия в отношении процесса поли­ аденилирования выработана вирусом оспы (VV). Этот вирус кодирует РАР, состоящую из двух полипептидов с молекулярными массами 55 и 39 к Да, первый из них обладает каталитической активностью, а второй является фактором процес- сивности, стимулируя образование длинных 3 '-кон­ цевых поли (А)-трактов [85] . Гетеродимерный бе­ лок, по-видимому, связывается с Р Н К на участке, содержащем мотив U 2 - N 2 5 - U [86] . В работе [87 ] показано, что заражение клеток VV сопровождается появлением небольших нетран- слируемых полиаденилированных Р Н К , в число которых входят т Р Н К , м я Р Н К , а также фрагменты вирусных и хозяйских м Р Н К . Авторы полагают, что полиаденилирование осуществляется вирусной РАР, не обладающей, как следует из работы [86 ], особой специфичностью. Полиаденилированные продукты, связывая хозяйский РАВР1, значитель­ но уменьшают его концентрацию в цитоплазме, что приводит к селективному подавлению трансля­ ции хозяйских м Р Н К , поскольку инициация транс­ ляции вирусных м Р Н К еще возможна при низких концентрациях РАВР1. Вирусные м Р Н К могут не иметь ни кэп-струк­ туры, ни 3 '-концевых поли (А)-трактов, как, на­ пример, м Р Н К М, сателлита дрожжевого вируса L-A [88 ]. Экспрессию сателлита обеспечивает глав­ ный белок оболочки вируса L-A, отщепляющий кэп-структуру от некоторых хозяйских м Р Н К , что приводит к увеличению общей концентрации некэ- пированных м Р Н К в цитоплазме и соответственно к уменьшению вероятности деградации м Р Н К М, под действием (5 '-*3')-экзорибонуклеазы Xrn 1р. Некоторые растительные вирусные м Р Н К име­ ют в 3 ' UTR структуру, функционально заменяю­ щ у ю З'-концевой поли (А)-тракт, которая являет собой псевдоузлы. В эту группу входит вирус табачной мозаики (ВТМ). Результаты работы [89 ] свидетельствуют в пользу того, что псевдоузлы в З '-концевой части м Р Н К ВТМ совместно с кэп- структурой и 5'-лидерной последовательностью от­ ветственны за стимуляцию инициации трансляции. Следует упомянуть также о том, что «плюс» РНК-вирусы могут использовать З ' -концевые по­ ли (А)-тракты в процессе репликации. Интересный пример представляет вирус мозаики бамбука [90] . Геномная Р Н К этого вируса содержит на 3'-конце псевдоузел, включающий часть поли (А)-тракта длиной по крайней мере 13 нуклеотидов. Наличие поли (А)-последовательности и организация его ча­ сти в псевдоузел существенны для репликации этого вируса. Заключение* В двух частях обзора ( [ 1 ] и настоящая работа) рассмотрен процесс полиадени­ лирования м Р Н К самых разных категорий организ­ мов — от бактерии до человека. Хотя в данной р а б о т е ф у н к ц и и З ' -концевых поли (А)-трактов м Р Н К не рассматривались подробно (этой теме будет посвящен отдельный обзор), тем не менее, даже из кратких упоминаний вытекает, что, по-ви­ димому, все организмы используют поли (А)-после­ довательности в таких жизненно важных процес­ сах, как регулирование времени жизни м Р Н К и инициация трансляции. Однако, несмотря на кон­ сервативность функций, процесс образования З ' - концевых поли (А)-трактов м Р Н К заметно услож­ няется по мере продвижения по эволюционной лестнице. У прокариотов полиаденилируются 3'-концы как полных транскриптов, так и их фрагментов, образовавшихся в результате действия эндонукле- аз ; у растений имеется множество мест полиадени­ лирования, расположенных в 3 ' UTR про-мРНК, и только у позвоночных процесс полиаденилирова­ ния происходит в основном на единичных специфи­ ческих местах. Причем у позвоночных две стадии этого процесса более тесно связаны между собой, чем у дрожжей. Работы, относящиеся к изучению процесса по­ лиаденилирования бактериальных Р Н К , в основ­ ном посвящены механизмам действия различных эндонуклеаз и экзонуклеаз , поскольку полиадени- лируется практически любой З ' -конец Р Н К со сво­ бодной ОН-группой. С другой стороны, в обширной литературе , посвященной полиаденилированию про-мРНК позвоночных и дрожжей, насчитываю­ щей в настоящее время сотни работ, главным образом обсуждается вопрос о том, каким образом 198 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК поли (А)-полимераза привлекается к «нужному» месту на транскрипте в «нужный» момент времени и какие белково-нуклеиновые и белково-белковые взаимодействия обеспечивают эту избирательность. Ответы на эти вопросы еще далеко неполные. Как ни удивительно, но до сих пор еще не найден полипептид, обладающий эндонуклеолити- ческой активностью, непосредственно осуществля­ ющий расщепление эукариотических про-мРНК. Недавно был частично очищен единственный нео- характеризованный ранее фактор полиаденилиро­ вания животных CF Н г а [91 ]. Препарат содержит более 15 полипептидов, в том числе гомологи двух факторов дрожжей (С1р 1р и Pcf l i p ) , CF I m и ряд факторов транскрипции и сплайсинга. Но эндонук- леазы среди этих белков не оказалось. Белками, расщепляющими транскрипты в процессе полиаде­ нилирования п р о - м Р Н К эукариотов, являются , скорее всего, CPSF-30 (животные) и Yth 1р (дрож­ жи) [8, 13], гомологичные белку CLP дрозофилы, обладающему эндорибонуклеолитической активно­ стью [92]. Как следует из первой части обзора [1 ] , в реакции образования 3 '-концов эукариотов участ­ вуют, кроме аппарата полиаденилирования, также аппараты транскрипции, кэпирования и сплайсин­ га. В свою очередь аппарат полиаденилирования существен для терминации транскрипции и сплай­ синга. Таким образом, процесс полиаденилирования эукариотов осуществляется с помощью множества белков и сигнальных поледовательностей в про- мРНК и взаимосвязан с другими процессами. С другой стороны, процесс полиаденилирования Р Н К прокариотов представляется, на первый взгляд, довольно простым. Однако, очевидно, что эта про­ стота лишь кажущаяся . Например, недавно в бак­ териальной РАР идентифицированы места взаимо­ действия с РНКазой Е и РНК-геликсазами [93] . Результаты этой, а также других работ, свидетель­ ствующие о взаимодействии PAP I Е. coli с факто­ ром Hfq [76 ] и РАР хлоропластов с ПНФазой [94 ], показывают, что РАР прокариотов так же , как и эукариотические ферменты, функционирует в ком­ плексе с другими белками. Выражаю искреннюю благодарность Д. Н. Го­ воруну за ценные советы и замечания. М. I. Zarudnaya mRNA polyadenylation. 2. Formation of poly (A) tails in yeast, plant, prokaryote and virus mRNAs Summary The present work is the last part of the review devoted to polyadenylation of pre mRNAs from different categories of orga­ nisms. The mechanisms of poly(A) tails formation in yeast, plant, prokaryote and virus mRNAs are under consideration. A model of formation of cleavage complex, assembled on the polyadenylation site of yeast pre mRNA, is proposed. M. І. Зарудна П о л і а д е н і л ю в а н н я п р о - м Р Н К . 2 . Утворення З'-кінцевих полі (А)-послідовностей мРНК дріжджів, рослин, прокаріотів та вірусів Резюме Представлена робота є другою заключною частиною огляду, присвяченого поліаденілюванню про-мРНК різних категорій організмів. У ній розглянуто процеси утворення полі(А)- хвостів мРНК дріжджів, рослин, прокаріотів та вірусів. За­ пропоновано модель утворення комплексу розщеплення на сайті поліаденілювання про-мРНК дріжджів. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Зарудная М. И. Полиаденилирование про-мРНК. 1. Обра­ зование З'-концов мРНК позвоночных / / Биополимеры и клетка.—2001.—17, № 2 .—С. 93—108 . 2. Keller W., Minvielle-Sebastia L. A comparison of mammalian and yeast pre-mRNA З'-end processing / / Curr. Opin. Cell Biol .—1997.—9, N 3 .—P. 329—336 . 3. Preker P. J., Keller W. The HAT helix, a repetitive motif implicated in RNA processing / / Trends Biochem. Sci.— 1998.—23, N 1.—P. 15—16. 4. Kessler M. M., Henry M. F., Shen E., Zhao J., Gross S., Silver P. A., Moore C. L. Hrp 1, a sequence-specific RNA- binding protein that shuttles between the nucleus and the cytoplasm, is required for mRNA З'-end formation in yeast / / Genes and Deve l .—1997 .—11, N 19 .—P. 2545—2556. 5. Minvielle-Sebastia L, Preker P. /., Keller W. RNA 14 and RNA 15 proteins as components of a yeast pre-mRNA 3'-end processing factor / / S c i e n c e . — 1 9 9 4 . — 2 6 6 , N 5 1 9 1 . — P. 1702—1705. 6. Amrani N., Minet M., Le Gouar M., Lacroute F., Wyers F. Yeast Pab 1 interacts with Rna 15 and participates in the control of the poly (A) tail length in vitro / / Мої. and Cell. Biol .—1997.—17, N 7 .—P. 3 6 9 4 — 3 7 0 1 . 7. Zhao J., Kessler M. M., Moore C. L. Cleavage factor II of Saccharomyces cerevisiae contains homologues to subunits of the mammalian cleavage/polyadenylation specificity factor and exhibits sequence-specific, ATP-dependent interaction with precursor RNA / / J. Biol. Chem.—1997 .—272, N 16.— P. 10831 — 10838. 8. Barabino S. M. JL, Hubner W., Jenny A., Minvielle-Sebastia L., Keller W. The 30-kD subunit of mammalian cleavage and polyadenylation specificity factor and its yeast homolog are RNA-binding zinc finger proteins / / Genes and Devel.— 1997 .—11, N 13 .—P. 1703—1716 . 9. Zhelkovsky A. M., Kessler M. M., Moore C. L. Structure-func­ tion relationships in the Saccharomyces cerevisiae poly (A) polymerase. Identification of a novel RNA binding site and a domain that interacts with specificity factor(s) / / J. Biol. Chem.—1995.—270, N 4 4 . — P . 26715—26720 . 10. Martin G., Keller W. Mutational analysis of mammalian poly (A) polymerase identifies a region for primer binding and a catalytic domain, homologous to the family X polymerases, and to other nucleotidyltransferases / / EMBO J .—1996.—15, N 10.—P. 2 5 9 3 — 2 6 0 3 . 11. Sachs А. В., Bond M. W., Kornberg R. D. A single gene from yeast for both nuclear and cytoplasmic polyadenylate-binding 199 ЗАРУДНАЯ М. И. proteins: domain structure and expression / / Cel l .—1986.— 45, N 6.—P. 827—835 . ll.Burd C. G., Matunis E. L, Drey fuss G. The multiple RNA-binding domains of the mRNA polyA-binding protein have different RNA-binding activities / / Мої. and Cell. Biol.— 1991 .—11, N 7 .—P. 3419—3424 . 13. Barabino S. M. L, Ohnacker M., Keller W. Distinct roles of two Yth l p domains in З'-end cleavage and polyadenylation of yeast pre-mRNAs / / EMBO J .—2000 .—19, N 14.—P. 3778— 3787. 14. Zhao /., Kessler M., Helmling S., O'Connor J. P., Moore C. Pta l , a component of yeast CF II, is required for both cleavage and poly (A) addition of mRNA precursor / / Мої. and Cell. Biol .—1999.—19, N 11 .—P. 7733—7740 . 15. Jenny A., Minvielle-Sebastia JL, Preker P. J., Keller W. Sequence similarity between the 73-kilodalton protein of mam­ malian CPSF and a subunit of yeast polyadenylation factor I / / Science.—1996.—274, N 5 2 9 2 . — P . 1514—1517. 16. Preker P. J., Ohnacker M.f Minvielle-Sebastia L, Keller W. A multisubunit 3 ' end processing factor from yeast containing poly (A) polymerase and homologues of the subunits of mam­ malian cleavage and polyadenylation specificity factor / / EMBO J .—1997.—16, N 15 .—P. 4727—4737. 17. Colgan D. F.t Manley J. L. Mechanism and regulation of mRNA polyadenylation / / Genes and Devel .—1997.—11, N 21 .—P. 2755—2766 . 18. Wahle E.y Ruegsegger V. З'-end processing of pre-mRNA in eukaryotes / / FEMS Microbiol. Revs .—1999.—23, N 3 . — P. 277—295. 19. Gunderson S. I., Vagner S.t Polycarpou-Schwarz M., Mattaj I. W. Involvement of the carboxyl terminus of vertebrate poly (A) polymerase in U l A autoregulation and in the coupling of splicing and polyadenylation / / Genes and Devel .—1997.— I I , N 6.— P. 7 6 1 — 7 7 3 . 20. Zhelkovsky A., Helmling S.f Moore C. Processivity of the Saccharomyces cerevisiae poly (A) polymerase requires interac­ tions at the carboxylic-terminal RNA binding domain / / Мої. and Cell. Bio l .—1998.—18, N 10.—P. 5942—5951 . 21. Williamson J. R., Raghuraman M. K, Cech T. R. Monovalent cation-induced structure of telomeric DNA: the G-quartet model / / Cel l .—1989.—59, N 5 .—P. 871—880. 22. Takagaki Y., Manley J. L. Complex protein interactions within the human polyadenylation machinery identify a novel com­ ponent / / Мої. and Cell. Bio l .—2000.—20, N 5 ,—P. 1515— 1525. 23. Chen P., MacDonald С. C. Wilusz J. Cleavage site deter­ minants in the mammalian polyadenylation signal / / Nucl. Acids Res .—1995 .—23, N 14.—P. 2614—2620. 24. Graber J. #., Cantor C. R., Mohr S. C , Smith T. F. Genomic detection of new yeast pre-mRNA 3'-end-processing signals / / Nucl. Acids Res .—1999 .—27, N 3 .—P. 888—894. 25. Graber J. II, Cantor C. R., Mohr S. C, Smith T. F. In silico detection of control signals: mRNA 3'-end-processing sequen­ ces in diverse species / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1999.— 96, N 24 .—P. 14055—14060. 26. Guo Z., Sherman F. 3'-end-forming signals of yeast mRNA / / Мої. and Cell. Bio l .—1995.—15, N 11.—P. 5983—5990 . 27. Manley J. L, Takagaki Y. The end of the message — another link between yeast and mammals / / Science.—1996.—274, N 5292 .—P. 1481—1482. 28. Guo Z., Sherman F. Signals sufficient for З'-end formation of yeast mRNA / / Мої. and Cell. Biol .—1996.—16, N 6.— P. 2772—2776. 29. Egli С. M., Springer C , Braus G. H. A complex unidirectional signal element mediates GCN4 mRNA 3' end formation in Saccharomyces cerevisiae / / Мої. and Cell. Biol .—1995.—15, N 5 .—P. 2466—2473 . 30. Minvielle-Sebastia L, Beyer K, Krecic A. M., Hector R. E., Swanson M. S. Keller W. Control of cleavage site selection during mRNA 3' end formation by a yeast hnRNP / / EMBO J.—1998.—17, N 24 .—P. 7454—7468 . 31 . Chen S., Hyman L. E. A specific RNA-protein interaction at yeast polyadenylation efficiency elements / / Nucl. Acids Res .—1998 .—26, N 21 .—P. 4965—4974 . 32 . Russnak R., Nehrke К W.y Piatt T. REF2 encodes an RNA-binding protein directly involved in yeast mRNA 3'-end formation / / Мої. and Cell. B io l .—1995 .—15, N 3 . — P. 1689—1697. 33 . Wahle E. Poly (A) tail length control is caused by termination of processive synthesis / / J. Biol. Chem.—1995.—270, N 6.— P. 2800—2808. 34. Minvielle-Sebastia L, Preker P. J., Wiederkehr Т., Strahm Y, Keller W. The major yeast poly (A)-binding protein is as­ sociated with cleavage factor IA and functions in premessenger RNA З'-end formation / / Proc. Nat. Acad. Sci USA.—1997.— 94 , N 15.—P. 7897—7902 . 35. Afonina E.t Stauber R., Pavlakis G. N. The human poly (A) - binding protein 1 shuttles between the nucleus and the cytoplasm / / J. Biol. Chem.—1998 .—273, N 21 .—P. 13015— 13021. 36. Mangus D. A., Armani A/., Jacobson A. Pbp l p , a factor interacting with Saccharomyces cerevisiae poly (A)-binding protein, regulates polyadenylation / / Мої. and Cell. Biol.— 1 9 9 8 . - 1 8 , N 12.—P. 7383—7396 . 37. Brown С. E., Sachs A. B. Poly (A) tail length control in Saccharomyces cerevisiae occurs by message-specific deade- nylation / / Мої. and Cell. B io l .—1998 .—18, N 1 1 . — P. 6548—6559. 38. Russo P. Saccharomyces cerevisiae mRNA З'-end forming signals are also involved in transcription termination / / Ye­ ast .—1995.—11, N 5 .—P. 4 4 7 — 4 5 3 . 39. Birse С. Lee B. A., Hansen K, Proudfoot N. J. Transcrip­ tional termination signals for RNA polymerase II in fission yeast / / EMBO J.—1997.—16, N 12.—P. 3633—3643 . 40. Greger I. H., Proudfoot N. J. Poly (A) signals control both transcriptional termination and initiation between the tandem GAL 10 and GAL7 genes of Saccharomyces cerevisiae / / EMBO J.—1998.—17, N 16.—P. 4771—4779 . 41 . Birse C. E.t Minvielle-Sebastia L, Lee B. A., Keller W., Proudfoot N. J. Coupling termination of transcription to messenger RNA maturation in yeast / / Science.—1998.—280, N 5361 .—P. 298—301 . 42. Aranda A., Perez-Ortin J. E., Moore C , Del Olmo M. L Transcription termination downstream of the Saccharomyces cerevisiae FPBI poly (A) site does not depend on efficient 3' end processing / / RNA.—1998 .—4, N 3 .—P. 303—318. 43. Rodriguez C. R., Cho E.-J., Keogh M.-C, Moore C. L, Greenleaf A. L, Buratowski S. Kin28, the TFIIH-associated carboxy-terminal domain kinase, facilitates the recruitment of mRNA processing machinery to RNA polymerase II / / Мої. and Cell. Biol .—2000.—20, N 1.—P. 104—112. 44. Li Q., Hunt A. G. The polyadenylation of RNA in plants / / Plant Physiol .—1997.—115, N 2 .—P. 321—325. 45. Rothnie H. M., Reid J.> Hohn T. The contribution of AAUAAA and the upstream element UUUGUA to the efficiency of mRNA З'-end formation in plants / / EMBO J .—1994 .—13, N 9.— P. 2200—2210. 46. Luehrsen K. R., Walbot V. Intron creation and polyadenylation in maize are directed by AU-rich RNA / / Genes and Devel .—1994.—8, N 9.—P. 1117—1130. 47. Gallie D. R. The cap and poly (A) tail function synergistically 200 ПОЛИАДЕНИЛИРОВАНИЕ ПРО-мРНК to regulate mRNA translational efficiency / / Genes and Devel .—1991.—5, N 11 .—P. 2108—2116 . 48. he #., Tanguay R. L., Balasta M. L., Wei C.-C, Browning К S., Metz A. M., Goss D. J., Gallie D. R. Translation initiation factors eIF-iso4G and eIF-4B interact with the poly (A)-binding protein and increase its RNA binding activity / / J. Biol. Chem.—1997.—272, N 26 .—P. 16247— 16255. 49. Wei C . - C , Balasta M. L., Ren J., Goss D. J. Wheat germ poly (A) binding protein enhances the binding affinity of eukaryotic initiation factor 4F and (iso)4F for cap analogues / / Biochemistry.—1998.—37, N 7 .—P. 1910—1916. 50. Tarun S. Z., Sachs A. B. Association of the yeast poly (A) tail binding protein with translation initiation factor eIF-4G / / EMBO J .—1996.—15, N 2 4 . — P . 7168—7177. 51 . Sachs А. В., Davis R. W., Kornberg R. D. A single domain of yeast poly (A)-binding protein is necessary and sufficient for RNA binding and cell viability / / Мої. and Cell. Biol.— 1 9 8 7 . - 7 , N 9 .—P. 3268—3276 . 52. Caponigro G., Parker R. Multiple functions for the poly (A) - binding protein in mRNA decapping and deadenylation in yeast / / Genes and Deve l .—1995 .—9, N 19.—P. 2421—2432 . 53. Sachs А В., Sarnow P., Hentze M. W. Starting at the beginning, middle and end: translation initiation in eukaryotes / / Cel l .—1997.—89, N 6 .—P. 831—838. 54. Muhlrad D., Decker C. J., Parker R. Deadenylation of the unstable mRNA encoded by the yeast MFA2 gene leads to decapping followed by 5'-*3' digestion of the transcript / / Genes and Devel .—1994.—8, N 7.—P. 855—866. 55. Belostotsky D. A., Meagher R. B. A pollen-, ovule-, and early embryo-specific poly (A) binding protein from Arabidopsis complements essential functions in yeast / / Plant Cell.— 1996.—8, N 8.—P. 1261 — 1275. 56. Belostotsky D. A., Meagher R. B. Differential organ-specific expression of three poly (A)-binding-protein genes from Ara­ bidopsis thaliana II Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1993 .—90, N 14.—P. 6686—6690 . 57. Palanivelu R., Belostotsky D. A., Meagher R. B. Arabidopsis thaliana poly (A) binding protein 2 (PAB2) functions in yeast translational and mRNA decay processes / / Plant J .—2000 .— 22, N 3 .—P. 187—198. 58. Gera J. F., Baker E. J. Deadenylation-dependent and -inde­ pendent decay pathways for a 1-tubulin mRNA in Chla- mydomonas reinhardtii II Мої. and Cell. Biol .—1998.—18, N 3 .—P. 1498—1505. 59. Yohn С. В., Cohen A , Danon A , May field S. P. A poly (A) binding pritein functions in the chloroplast as a message- specific translation factor / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.— 1 9 9 8 . - 9 5 , N 5 .—P. 2238—2243 . 60. Yohn С. В., Cohen A , Rosch C, Kuchka M. R.f May field S. P. Translation of the chloroplast psb A mRNA requires the nuclear encoded poly (A)-binding protein, RB47 / / J. Cell Biol .—1998.—142, N 2 .—P. 435—442 . 61. Kudla J., Hayes R.t Gruissem W. Polyadenylation accelerates degradation of chloroplast mRNA / / EMBO J .—1996 .—15, N 24.—P. 7137—7146 . 62. Lisitsky I., Kotler A., Schuster G. The mechanism of preferen­ tial degradation of polyadenylated RNA in the chloroplast. The exoribonuclease lOORNP/polynucleotide phosphorylase dis­ plays high binding affinity for poly (A) sequence / / J. Biol. Chem.—1997.—272, N 2 8 . — P . 17648—17653. 63. Manley J. L. Messenger RNA polyadenylylation: A universal modification / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1995 .—92 , N 6.—P. 1800—1801. 64. Cohen S. N. Surprises at the 3' end of prokaryotic RNA / / Cel l .—1995.—80, N 6 .—P. 829—832 . 65. Xu F., Lin-Chao S.t Cohen S. N. The Escherichia coli pen В gene promotes adenylylation of antisense RNA I of Col E l - type plasmids in vivo and degradation of RNA I decay intermediates / / Proc. Nat. Acad. Sci. U S A . — 1 9 9 3 . — 9 0 , N 14 .—P. 6756— 6760. 66. Sachs A , Wahle E. Poly (A) tail metabolism and function in eukaryotes / / J. Biol . Chem. — 1 9 9 3 . — 2 6 8 , N 3 1 . — P. 22955—22958 . 67. Sarkar N. Polyadenylation of mRNA in prokaryotes / / Annu. Rev. Biochem.—1997.—66.—P. 173—197. 68. Yue D., Maizels N., Weiner A. M. CCA-adding enzymes and poly (A) polymerases are all members of the same nucleo­ tidyltransferase superfamily: characterization of the CCA-ad­ ding enzyme from the archaeal hyperthermophile Sulfolobus shibatae II R N A . — 1 9 9 6 . — 2 , N 9 .—P. 895—908 . 69. Yehudai-Resheff S., Schuster G. Characterization of the E. coli poly (A) polymerase: nucleotide specificity, RNA-binding af­ finities and RNA structure dependence / / Nucl. Acids Res .— 2000.—28, N 5 .—P. 1139—1144 . 70. Kalapos M. P., Paulus H, Sarkar N. Identification of ribo- somal protein SI as a poly (A) binding protein in Escherichia coli II Biochimie.—1997.—79, N 8 .—P. 493—502 . 71 . Xu F.t Cohen S. N. RNA degradation in Escherichia coli regulated by 3 ' adenylation and 5' phosphorylation / / Na­ ture.—1995.—374, N 6 5 1 8 . — P . 180—183 . 72. Huang H, Liao J., Cohen S. N. Poly (A)- and poly(U)- specific RNA 3' tail shortening by E. coli ribonuclease E / / Nature .—1998.—391, N 6 6 6 2 . — P . 9 9 — 1 0 2 . 73 . O'Hara E. В., Chekanova J. A , Ingle C. A , Kushner Z. R.f Peters E., Kushner S. R. Polyadenylylation helps regulate mRNA decay in Escherichia coli II Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1995 .—92, N 6 .—P. 1 8 0 7 — 1 8 1 1 . 74. Coburn G. A., Mackie G. A. Reconstitution of the degradation of the mRNA for ribosomal protein S20 with purified enzymes / / J. Мої. Bio l .—1998.—279, N 5 . — P . 1061—1074. 75. Hajnsdorf E., Regnier P. E. coli rps О mRNA decay: RNAse E processing at the beginning of the coding sequence stimulates poly (A)-dependent degradation of the mRNA / / J. Мої. Biol .—1999.—286, N 4 .—P. 1033—1043 . 76. Hajnsdorf E., Regnier P. Host factor Hfq of Escherichia coli stimulates elongation of poly (A) tails by poly (A) polymerase I / / Proc. Nat. Acad. Sci. U S A . — 2 0 0 0 . — 9 7 , N 4 .—P. 1501 — 1505. 77. Вирусология I Под ред. Б. Филдса, Д . Найпа.—М.: Мир, 1989.—Т. 2 .—С. 190—256. 78. Preiss Т., Hentze М. W. Dual function of the messenger RNA cap structure in poly (A)-tail-promoted translation in yeast / / Nature.—1998.—392, N 6 6 7 5 . — P . 5 1 6 — 5 2 0 . 79. Poon L. L. M., Pritlove D. C, Sharps J., Brownlee G. G. The RNA polymerase of influenza virus, bound to the 5' end of virion RNA, acts in cis to polyadenylate mRNA / / J. Virol.— 1 9 9 8 . - 7 2 , N 10 .—P. 8 2 1 4 — 8 2 1 9 . 80. Poon L. L. M., Pritlove D. C, Fodor E., Brownlee G. G. Direct evidence that the poly (A) tail of influenza A virus mRNA is synthesized by reiterative copying of a U track in the virion RNA template / / J. V iro l .—1999 .—73 , N 4 . — P. 3473—3476 . SI. Poon L. L. M., Fodor E., Brownlee G. G. Polyuridylated mRNA synthesized by a recombinant influenza virus is defective in nuclear export / / J. Viro l .—2000.—74, N 1.—P. 418—427. 82. Plotch S. J., Bouloy M.f Ulmanen I., Krug R. M. A unique cap (m 7 GpppXm)-dependent influenza virion endonuclease cle­ aves capped RNAs to generate the primers that initiate viral RNA transcription / / Ce l l .—1981 .—23 , N 3 .—P. 847—858. 83 . Chen Z., Li Y., Krug R. M. Influenza A virus NS1 protein targets poly (A)-binding protein II of the cellular З'-end 201 ЗАРУДНАЯ М. И. processing machinery / / EMBO J .—1999 .—18 , N 8 .— P. 2273—2283. 84. Hwang L A/., England A/., Pattnaik A JC Polyadenylation of vesicular stomatitis virus mRNA dictates efficient transcription termination at the intercistronic gene junctions / / J. Virol.— 1998.—72, N 3 .—P. 1805—1813 . 85. Gershon P. D, Ann B.-Y, Garfield M., Moss B. Poly (A) polymerase and a dissociable polyadenylation stimulatory fac­ tor encoded by vaccinia virus / / Cel l .—1991.—66, N 6.— P. 1269—1278. 86. Deng L, Johnson JL, Neveu J. M., Hardin S., Wang S.-M., Lane W. S., Gershon P. D. A polyadenylylation-specific RNA-contact site on the surface of the bifunctional vaccinia virus RNA modifying protein VP39 that is distinct from the mRNA 5' end-binding «cleft» / / J. Мої. Biol .—1999.—285, N 4.—P. 1417—1427. 87. Lu C , Bablanian R. Characterization of small nontranslated polyadenylylated RNAs in vaccinia virus-infected cells / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1996 .—93 , N 5 .—P. 2037—2042 88. Masison D. C , Blanc A , Ribas / . C , Carroll K, Sonenberg A/., Wickner R. B. Decoying the cap" mRNA degradation system by a double-stranded RNA virus and poly (A)"* mRNA surveillance by a yeast antiviral system / / Мої. and Cell. Biol .—1995.—15, N 5 .—P. 2763—2771 . 89. Leathers K, Tanguay R., Kobayashi M., Gallie D. R. A phylogenetically conserved sequence within viral 3 ' untrans­ lated RNA pseudoknots regulates translation / / Мої. and Cell. Biol .—1993.—13, N 9 .—P. 5331—5347 . 90. Tsai С.-Я., Cheng C.-P., Peng C-W., Lin B.-Y, Lin N.S., Hsu Y-H. Sufficient length of a poly (A) tail for the formation of a potential pseudoknot is reqiured for efficient replication of bamboo mosaic potexvirus RNA / / J. Virol .—1999.—73, N 4 .—P. 2703—2709. 91 . de Vries H, Ruegsegger U., Hubner W., Friedlein A., Langen H, Keller W. Human pre-mRNA cleavage factor I I m contains homologs of yeast proteins and bridges two other cleavage factors / / EMBO J .—2000 .—19, N 21 .—P. 5895—5904 . 92. Bai C , To lias P. P. Drosophila clipper/CPSF 30 К is a post-transcriptionally regulated nuclear protein that binds RNA containing GC clusters / / Nucl. Acids Res .—1998.—26, N 7.—P. 1597—1604. 93. Raynal L C , Carpousis A / . Poly (A) polymerase I of Escherichia coli: characterization of the catalytic domain, an RNA binding site and regions for the interaction with proteins involved in mRNA degradation / / Мої. Microbiol.—1999.—32, N 4 .—P. 765—775. 94. Li Q.S., Das Gupta J., Hunt A. G. Polynucleotide phos- phorylase is a component of a novel plant poly (A) polymerase / / J. Biol. Chem.—1998.—273, N 28 .—P. 17539—17543. УДК 577.21 Надійшла до редакції 25.04.2000 202

Схожі ресурси