Малые ядерные (snRNAs) и малые ядрышковые (snoRNAs) РНК

РНК-полимераза II транскрибирует также многие мяРНК, включая большинство молекул РНК U-типа. Некоторые из них, подобно молекулам РНК U-типа сплайсисом, локализованы в нуклеоплазме и называются малыми ядерными РНК (snRNAs), в то время как другие, такие как U3 и U8 РНК (которые включаются в процессинг молекул рРНК) локализованы в ядрышке и называются малыми ядрышковыми РНК (snoRNAs). Термин U RNA первоначально относился к молекулам РНК, обогащенным остатками Ura, но впоследствии стал использоваться для описания любых молекул РНК, которые относительно малы и располагаются (остаются) в нуклеоплазме при созревании.

Первичные транскрипты многочисленных U мяРНК (U1-U5, U7), транскрибируемых РНК-полимеразой II, приобретают характерные 5^/-кэпы. Подобно молекулам пре-мРНК, кэпирование U мяРНК начинается с добавления обращенного остатка гуанинового нуклеотида, который метилируется по N⁷-положению и 2^/-О-метилируется по первому нуклеотиду исходной РНК (см. рис.). Эти U мяРНК затем временно экспортируются в цитоплазму где кэп приобретает две дополнительные метильные группы по обращенному гуаниновому остатку, формируя 2,2,7-триметил-гуаниновый кэп, в отличие от 7-метил-гуанинового кэпа в молекулах пре-мРНК. Молекулы U мяРНК, которым предстоит стать частью сплайсисомы, связываются с группой белков, называемых Sm-белками и такие РНП-комплексы реимпортируются в ядро. Аутоантитела, которые узнают Sm-белки (эти антитела получают от пациентов с системной красной волчанкой) стали важным инструментом исследования, помогающим охарактеризовать начальные стадии формирования аппарата сплайсинга. Кэп молекул малых ядрышковых РНК (snoRNAs) также подвергается триметилированию, хотя, по всей вероятности, этот процесс протекает в ядрах.

Следует думать, что все функциональные РНК, транскрибируемые РНК-полимеразой II, сохраняют 5^/-кэпы, которые добавляются к первичным траскриптам. Эта теория была опровергнута с момента открытия большого нового класса молекул РНК, которые транскрибируются РНК-полимеразой II, но локализуются в интронах других генов и затем вырезаются из этих интронов (см. рис. D). Эти небольшие молекулы РНК относятся к ядрышкам и вместе с рядом связанных белков формируют малые ядрышковые РНП-комплексы (snoRNРs – s mall n ucle o lar r ibo n ucleo p rotein particles). У млекопитающих более 100 различных snoRNAs, кодируемых интронами, используется в процессинге и модификации молекул рРНК. Дрожжи также имеют аналогичный набор малых ядрышковых РНК, некоторые из которых кодируются интронами, тогда как другие транскрибируются с собственных промоторов.

Кодируемые интронами snoRNAs подразделяют на два основных типа – C/D snoRNAs и Н/АСА snoRNAs в соответствии с присутствующими в них консервативными элементами, которые ответственны за связывание определенных белков. Эти белки связываются с данными консервативными элементами в snoRNAs еще в то время, когда snoRNAs в виде предшественников входят в состав интронов и сохраняются в snoRNAs и после того, как первичный интрон подвергается сплайсингу и дебранчингу. Что определяет концы каждой индивидуальной snoRNA в ходе процессинга неизвестно, но кажется вполне вероятным, что эти связанные белки могут блокировать работу нуклеаз, которые, в противном случае, быстро деградировали бы линейные формы интронов, образующиеся после дебранчинга (т.е. после превращения циклической формы интрона в линейную). Интересно, что большинство генов, интроны которых содержат snoRNAs, кодируют белки являющиеся частью рибосом или связаны с ними. Это могло бы отражать соответствующую функциональную взаимосвязь [так или иначе координирующую образование определенного уровня рибосомных компонентов (белки) и работу аппарата, помогающего формировать рибосомы (snoRNA)]. Однако, кажется наиболее вероятным, что поскольку клетки нуждаются в нескольких тысячах копий snoRNAs, последние должны происходить из высоко транскрибируемых генов, таких как те, которые кодируют множество белков необходимых для транскрипции. Таким образом, существование этого нового класса молекул РНК, образующихся посредством ранее не известного механизма, и действующих ранее не известным способом было достаточно неожиданным.