Investigation of the higher order structure of the spliceosomal RNA network

Abstract

Die Mehrzahl der Gene in höheren Eukaryonten besitzt Introns (d.h. interne nichtkodierende Sequenzabschnitte). Diese müssen auf der Ebene der prä-mRNA durch den Prozeß des Spleißens entfernt werden, um so translatierbare mRNAs zu generieren. Die dazugehörende molekulare Maschine der Spleißkatalyse ist das Spleißosom. Das korrekte Erkennen und Paaren zusammengehörender 5'- und 3"- Spleißstellen einer prä-mRNA sind kritische Schritte während der frühen Spleißosom-Assemblierung. Über die räumliche Anordnung der beteiligten U1 und U2 snRNPs in frühen spleißosomalen Komplexen ist wenig bekannt. Beide snRNPs, zusammen mit weiteren nicht-snRNP Proteinen, sind in der korrekten Positionierung der für das Spleißen wichtigen funktionellen Bereiche der prä-mRNA involviert. Um die molekularen Mechanismen der Spleißstellenerkennung und -positionierung besser zu verstehen, haben wir die Positionierung des U2 snRNP relativ zum U1 snRNP und zur prä-mRNA in spleißosomalen Komplexen mittels Hydroxylradikal-Kartierung durch eine Fe-BABE tragende U2 snRNA untersucht. U2 snRNA nimmt eine Schlüsselstellung im nukleären prä-mRNA Spleißen ein. U2 snRNA trägt eine 5'-m3G Kappenstruktur und zahlreiche interne Nukleotidmodifizierungen. Zunächst untersuchten wir den Einfluß individueller modifizierter Nukleotide der HeLa U2 snRNA auf das prä-mRNA Spleißen. Wir können zeigen, daß drei Pseudouridine und fünf 2'-O-methyl Gruppen im Bereich der ersten 20 Nukleotide der U2 snRNA, nicht aber die m3G Kappe, für effizientes prä-mRNA Spleißen notwendig sind.Im zweiten Teil dieser Arbeit konnte mittels Hydroxylradikal-Kartierung gezeigt werden, daß die funktionellen Bereiche der prä-mRNA sowohl im spleißosomalen E, als auch im spleißosomalen A Komplex in unmittelbarer Nähe des 5' Endes der U2 snRNA liegen. U2 snRNA ist bereits im E Komplex in einer definierten Konformation in der Nähe zur U1 snRNA positioniert. Diese räumliche Organisation wird beim Übergang von E zu A Komplex im wesentlichen beibehalten. U1 und U2 snRNP überbrücken die Enden eines Introns. Bildet man die Ergebnisse der Hydroxylradikal-Kartierung auf die U1 snRNA des U1 snRNP 3D-Modells ab, so zeigt sich, daß die U2 Interaktionsdomäne auf der "Rückseite" des U1 snRNP gelegen sein muß.