1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 495, № 1, 2020

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2020, T. 495, № 1, стр. 638-642

ГОМОЛОГИ БЕЛКА Xmas-2, ОСНОВНОГО КОМПОНЕНТА КОМПЛЕКСА ЭКСПОРТА мРНК TREX-2

Е. Н. Набирочкина 1, Д. В. Копытова 1, *

1 Институт биологии гена Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: d_dmitrieva@mail.ru

Поступила в редакцию 17.07.2020
После доработки 10.08.2020
Принята к публикации 10.08.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Комплекс TREX-2 отвечает за общий экспорт мРНК из ядра в цитоплазму у эукариот. Основным белком комплекса TREX-2 D. melanogaster является белок Xmas-2. Его гомологами у дрожжей и человека являются белки Sac3 и GANP соответственно. Все три белка содержат высококонсервативный домен Sac3-GANP, необходимый для взаимодействия комплекса TREX-2 с мРНК и другим белком комплекса, PCID2. Используя для поиска последовательность домена семейства Sac3-GANP, мы нашли двух гомологов Xmas-2 у D. melanogaster. Эти белки имеют общий домен, отвечающий за взаимодействие с белком PCID2 и с РНК, и присутствуют у других эукариот. Функция этих белков неизвестна, но, исходя из их структурной организации, можно предположить, что они взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами.

Ключевые слова: TREX-2, Xmas-2, экспорт мРНК, транскрипция

Комплекс TREX-2 является основным комплексом экспорта мРНК из ядра в цитоплазму. Этот комплекс был обнаружен у дрожжей [1] и позже найден у других организмов [2–6]. Основными белками комплекса TREX-2 D. melanogaster являются: PCID2, ENY2 и Xmas-2, который играет роль скелета, с которым ассоциированы другие белки комплекса. Гомологи Xmas-2 у дрожжей и человека называются Sac3 и GANP соответственно, и имеют общий домен, названный доменом семейства Sac3-GANP. При исследовании гомологов Xmas-2 у дрожжей, методами кристаллографии показано, что этот домен семейства Sac3-GANP отвечает за связывание с другим белком TREX-2 комплекса – PCID2 [4]. Вместе эти белки формируют общую поверхность, отвечающую за связывание комплекса с РНК. С-концевая последовательность Xmas-2 отвечает за взаимодействие с другими белками комплекса TREX-2 и комплексом ядерной поры (NPC) [5, 7]. Таким образом, Xmas-2 является важным белком комплекса TREX-2.

Ранее мы показали, что у D. melanogaster существует альтернативная изоформа Xmas-2, названный нами Xmas. Xmas имеет более длинную аминокислотную последовательность, чем белок Xmas-2 за счет дополнительной С-концевой последовательности. Интересно, что данная С-концевая последовательность также присутствует в клетках дрозофилы, как отдельная изоформа (имеет название Xmas-1) [8]. Белок Xmas, так же, как и его гомологи у других организмов, имеет домен семейства Sac3-GANP.

Нами далее был продолжен поиск гомологов Xmas-2, содержащих домен Sac3-GANP. Был проведен поиск белков, содержащих последовательности, гомологичные домену семейства Sac3-GANP в базе данных Flybase (flybase.org). У D. melanogaster были обнаружены два паралога Xmas-2, белки CG3437 и CG6700, имеющие общий домен семейства Sac3-GANP. Консенсус между доменами Sac3-GANP для всех трех белков 41.3%, идентичность – 4.4% (рис. 1).

Рис. 1.

Гомологи Xmas-2 у Drosophila melanogaster. (а) Последовательности гомологов Xmas-2. Синим цветом выделен домен Sac3-GANP. (б) Результат анализа гомологичности последовательностей CG3437 и CG6700 (консенсус – 41.3%, идентичность – 4.4%).

Один из этих паралогов, CG3437, состоит практически только из домена Sac3-GANP и короткой N–концевой последовательности. Другой паралог, CG6700, кроме домена Sac3-GANP, имеет длинную N-концевую последовательность.

Каждый из трех белков дрозофилы, имеющий Sac3-GANP домен имеет гомологичные белки в других организмах. Ортологи Xmas-2 D. melanogaster существуют у других эукариот (рис. 2). Все они имеют общий домен Sac3-GANP и длинную С-концевую область. Гомолог Xmas-2 человека – GANP также имеет протяженную N-концевую последовательность. Интересно, что С-концевая область белков значительно различается у различных видов и, возможно, определяет разный состав комплекса TREX-2 у различных организмов. Xmas-2 единственный из гомологов семейства, функции которого известны у D. melanogaster. Xmas-2 экспрессируется на высоком уровне на ранней эмбриональной стадии и в семенниках взрослых самцов мух. Все ортологи Xmas-2 участвуют в транспорте мРНК из ядра в цитоплазму.

Рис. 2.

Ортологи Xmas-2. (а) Последовательности гомологов Xmas-2 у разных видов эукариот. Синим цветом выделен домен Sac3-GANP. (б) Результат анализа гомологичности последовательностей ортологов Xmas-2. (консенсус – 53%, идентичность – 11.4%).

Рис. 3.

Гомологи CG3437. (а) Последовательности гомологов CG3437 у разных видов эукариот. Синим цветом выделен домен Sac3-GANP. (б) Результат анализа гомологичности последовательностей гомологов CG3437 (консенсус – 49.6%, идентичность – 3.6%).

Гомологи CG3437 дрозофилы также присутствуют у других эукариот (рис. 3). Все они содержат домен семейства Sac3 – GANP и непродолжительные N- и C-концевые последовательности. Показано, что гомолог CG3437 человека – Sac3 domain-containing protein 1, является прогностическим маркером для ряда онкологических заболеваний [9–11]. Однако, функции его не изучены. Этот белок также экспрессируется на высоком уровне на ранней эмбриональной стадии развития мухи и в яичниках взрослых самок мух.

Гомологи CG6700 дрозофилы, также были обнаружены у других эукариот (рис. 4), функции этих белков еще не исследованы. Однако показано, что SAC3A, гомолог CG6700 у Arabidopsis thaliana, входит в состав TREX-2 вместе с гомологом Xmas-2 – SAC3B [3]. Функция этого белка в составе комплекса пока неизвестна. Этот белок экспрессируется на всех стадиях развития мухи. Наибольший уровень экспрессии этого белка выявляется в мозге взрослых мух.

Рис. 4.

Гомологи CG6700. (а) Последовательности гомологов CG6700 у разных видов эукариот. Синим цветом выделен домен Sac3-GANP. (б) Результат анализа гомологичности последовательностей гомологов CG6700 (консенсус – 76.3%, идентичность – 22.8%).

Таким образом, белки семейства Xmas-2 и его гомологи присутствуют у различных видов эукариот (дрожжи, растения, человек) [1–6]. Для всех белков семейства характерно наличие домена Sac3-GANP. У Xmas-2 этот домен отвечает за связывание с РНК и белками комплекса TREX-2. Возможно, этот домен у гомологов также отвечает за связывание с РНК/ДНК и белок-белковые взаимодействия. Изучение функций этих гомологов – предмет дальнейших исследований.

Гомологи CG3437 у всех организмов практически полностью состоят из домена семейства и не имеют длинной С-концевой последовательности Xmas-2, которая отвечает за связывание с ENY2 и комплексом ядерной поры. Таким образом, можно предположить, что гомологи CG3437 не способны связывать ядерную пору. У гомологов CG6700 имеют протяженные N-концевые последовательности, функция которых неясна. Эти последовательности содержат длинные гидрофобные области.

Интересно, что только CG6700 имеет достаточно высокий уровень экспрессии на различных стадиях развития мухи и во всех тканях взрослых мух, в то время как Xmas-2 и CG3437 на высоком уровне экспрессируются только на ранней эмбриональной стадии развития мухи и в гонадах взрослых мух (Xmas-2 в тканях семенников, CG3437 в тканях яичников).

Все эти отличия в последовательностях гомологов Xmas-2 и их распределении должны обеспечивать различные функции их содержащих комплексов, и, возможно, разную локализацию в клетке. Высокая эволюционная консервативность всех трех белков, содержащих Sac3-GANP домен, указывает на их важную функцию у эукариот.

Список литературы

  1. Fischer T., Strasser K., Racz A., Rodriguez-Navarro S., Oppizzi M., Ihrig P., Lechner J., and Hurt E. // The EMBO journal. 2002. V. 21. № 21. P. 5843–5852.

  2. Kurshakova M.M., Krasnov A.N., Kopytova D. V., Shidlovskii Y. V., Nikolenko J. V., Nabirochkina E.N., Spehner D., Schultz P., Tora L., and Georgieva S.G. // The EMBO journal. 2007. V. 26. № 24. P. 4956–4965.

  3. Lu Q., Tang X., Tian G., Wang F., Liu K., Nguyen V., Kohalmi S.E., Keller W.A., Tsang E.W.T., Harada J.J., Rothstein S.J., and Cui Y. // The Plant journal : for cell and molecular biology. 2010. V. 61. № 2. P. 259–270.

  4. Ellisdon A.M., Dimitrova L., Hurt E., and Stewart M. // Nature structural & molecular biology. 2012. V. 19. № 3. P. 328–336.

  5. Jani D., Lutz S., Marshall N.J., Fischer T., Kohler A., Ellisdon A.M., Hurt E., and Stewart M. // Molecular cell. 2009. V. 33. № 6. P. 727–737.

  6. Wickramasinghe V.O., Stewart M., and Laskey R.A. // Nucleus (Austin, Tex.). 2010. V. 1. №5. P. 393–396.

  7. Jani D., Valkov E., and Stewart M. // Nucleic acids research. 2014. V. 42. № 10. P. 6686–6697.

  8. Копытова Д.В., Ильин Ю.В., Набирочкина Е.Н. // ДАН. 2018. Т. 479. № 3. С. 340-342.

  9. Liu A.-G., Zhong J.-C., Chen G., He R.-Q., He Y.-Q., Ma J., Yang L.-H., Wu X.-J., Huang J.-T., Li J.-J., Mo W.-J., and Qin X.-G. // International journal of oncology. 2020. V. 57. № 1. P. 122–138.

  10. Wang X., Li G., Luo Q., and Gan C. // Oncology letters. 2018. V. 15. № 6. P. 8983–8990.

  11. Fan J., Yan D., Teng M., Tang H., Zhou C., Wang X., Li D., Qiu G., and Peng Z. // Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research. 2011. V. 17. № 9. P. 2908–2918.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал