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Transkription bei Eukaryonten

Das Spleißosom

In höheren Eukaryonten werden die Introns der Kern-mRNAs durch einen großen 60 S-Komplex erkannt und entfernt. Dieses Spleißosom besteht aus fünf snRNAs (small nuclear RNAs) und assoziierten Proteinen. Die Ribonucleoprotein-Komplexe werden auch snRNP oder snurps genannt (snRNP U1, U2, U4, U5 und U6).

Das U3-snRNP ist an der rRNA-Prozessierung beteiligt. Dies konnte experimentell an Xenopus laevis-Oocyten (Krallenfrosch-Eizellen) gezeigt werden, indem deren endogene U3 snRNA durch Verwendung von Antisense-Oligonucleotiden unterbrochen wurde. In Xenopus laevis sind zwei rRNA-Prozessierungswege identifiziert worden, die als Pfad A und B bezeichnet werden. Im Reaktionsweg A wird aus einer prä-rRNA zunächst eine 40 S-rRNA-Vorstufe gebildet, die anschließend in 20 S und 32 S-Intermediate übergehen. Hieraus entstehen dann aus dem 20 S-Intermediat die reife 18 S rRNA und aus der 32 S-Zwischenstufe die 5,8 und 28 S rRNAs. Experimentelle Befunde aus unabhängigen Studien an Mauszell-Extrakten bestätigen die Rolle der U3 snRNA bei den ersten Schritten der rRNA-Prozessierung.

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Abb.1
Dynamische Darstellung des Spleiß-Prozesses

Abkürzungen: A = branch point; BBP = branch point binding protein, ein Spleiß-Faktor (Polypeptid), der am Verzweigungspunkt (branch point) kooperativ bindet; U2AF = Spleiß-Faktor, der am Poly-Pyrimidin-Trakt bindet. Dieser ist vor dem 3'-Ende der Spleiß-Stelle lokalisiert; beide Faktoren sind für den korrekten Zusammenbau des U2 snRNPs essenziell.

Gewebespezifische Spleißosom-Varianten ermöglichen das alternative Spleißen einer mRNA in verschiedenen Geweben. Auch die relative Konzentration einiger Spleiß-Faktoren in der Zelle kann einen Einfluss darauf haben, welche der möglichen alternativen Spleiß-Stellen vom Spleißosom erkannt werden (Genregulation durch alternatives Spleißen).

Nicht alle Introns werden von Spleißosomen entfernt: Bei niederen Eukaryonten und den mitochondrialen Genen von Pilzen kommt auch Selbstspleißen vor, d.h. die RNA hat hier katalytische Aktivität (Ribozym; siehe auch Nobelpreis für Chemie 1989; S.Altman und T.R. Zech).

Hinweis
S ist der so genannte Sedimentationskoeffizient, der in der Einheit Svedberg angegeben wird (1 S = 10-13 s). Der Sedimentationskoeffizient wird durch Zentrifugation eines Moleküls in einer Ultrazentrifuge unter Vakuum in einem bestimmten Rotor und einer definierten Rotationsgeschwindigkeit (Dimension: Umdrehungen pro Minute, UPM oder engl. rotations per minute, RPM) ermittelt.

Literatur

Habets, W.; Hoet, M.; Bringmann, P.; Lührmann, R.; van Venrooij, W. (1985): Autoantibodies to ribonucleoprotein particles containing U2 small nuclear RNA. In: The EMBO J. . 4 , 1545-1550
Kass, S.; Tyc, K.; Steitz, J. A.; Sollner-Webb, B. (1990): The U3 small nucleolar ribonucleoprotein functions in the first step of preribosomal RNA processing. In: Cell. 60 , 897-908
Savino, R.; Gerbi, S. A. (1990): In vivo disruption of Xenopus U3 snRNA affects ribosomal RNA processing . In: The EMBO J. . 9 , 2299-2308

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