Telomerazni RNP pri kvasovki

Uvod

Telomere so zaščitni konci kromosomov, ki preprečujejo obrabo DNA, izgubo genetskega materiala in združevanje kromosomskih koncev. V somatskih celicah se telomerna DNA skrajša zaradi nepopolne replikacije zastajajoče verige in poškodb DNA. V matičnih in rakavih celicah ter pri mnogih enoceličnih evkariontih, kot so kvasovke, telomerazni RNP kompleks vzdržuje dolžino telomer. Pri brstečih kvasovkah telomeraza uporablja Tlc1 RNA kot matrico. Tlc1 RNA je 1158 nukleotidov dolga RNA, ki jo prepisuje RNA polimeraza II. Njen nastanek je reguliran s pomočjo celičnega cikla. Prepisuje se na prehodu iz G v S fazo v majhnih količinah.

Tlc1 RNA prehaja več stopenj obdelave in transporta, vključno z prehajanjem med jedrom in citoplazmo, modifikacijami na 5’ in 3’ koncu ter asociacijami s proteini, kar je ključno za stabilnost in funkcijo. Nekatere lastnosti ima enake kot snRNA, snoRNA in mRNA, vendar pa ima svojo unikatno pot zorenja. Razumevanje biogeneze Tlc1 RNA je ključno za spoznanje funkcije telomeraze in njene regulacije pri podaljševanju telomer.

Ponovno vračanje v jedro

Kap122 pomaga pri ponovnem importu Tlc1 RNA v jedro. Nato med zorenjem obroč Sm7 stabilizira 3'-konec RNA in omogoča učinkovitejšo 5'-hipermetilacijo preko encima Tgs1, ki omogoči nastanek TMG kape ne 5'-koncu. V rastlinskih in živalskih celicah so za ta proces ključna Cajalova telesa, ki pa jih pri kvasovkah ne opazimo. Tgs1 pri kvasovkah ostaja na podobni lokaciji, zato predvidevamo, da do trimetilacije snRNA in snoRNA prihaja v jedru. Zaporedje dogodkov – vezava Sm7, ponovni vstop v jedro in hipermetilacija na 5'koncu v jedrcu – najverjetneje velja tudi za RNA Tlc1. Nastanek TMG-kape pa zaključi zorenje. Sm7 je nujen za zorenje 3'-konca RNA, saj se Tlc1 brez njega razgradi v citoplazmi. Nasprotno pa Tgs1 in TMG-kapa nista nujna, saj njuna odsotnost povzroči le majhne spremembe. Pomanjkanje metilacije telomerazne RNA s homolognimi encimi kot je Tsg1 vodi do različnih posledic. V človeških celicah izguba Tgs1 povzroči večjo koncentracijo RNA telomeraze in posledično podaljšanje telomer, pri brstečih kvasovkah pa se ravni RNA telomeraze zmanjšajo ter aktivna telomeraza vsebuje samo Tlc1 RNA na katero je že vezana TMG-kapa, kar odpira več možnosti za nastanek kape. Če se telomerazni RNP sestavi šele po dodatku TMG-kape v jedru, bi to pomenilo dodatno kontrolo kakovosti RNA, če pa se sestavi pred dodatkom TMG-kape v citoplazmi, pomeni, da je hipermetilacija obvezen korak pred vstopom v nukleoplazmo in je ključna za nadaljnjo delovanje.

Dodatni ciklji transporta

Dokazano je, da se RNA Tlc1 premika iz jedra v citoplazmo in nazaj. Temu procesu rečemo shuttling. Verjetno se premika večkrat, kar pomeni, da se cikel ponavlja, saj se zrele Tlc1, ne zadržujejo v jedru, kot bi to pričakovali. Večkratno premikanje bi služilo kot kontrolna točka za pravilno zvitje in funkcionalnost RNA, kar je pomembno za stabilnost in večkratno uporabo kot matrico za sintezo telomer. Pri uvedbi temperaturno odvisne mutacije v Mex67, razmerje med jedrnimi in citoplazemskimi Tlc1 pa ostaja enako, s čimer dokažemo neprekinjeno premikanje Tlc1 in sklepamo, da Mex67 ni nujen za ponovni izvoz zrele Tlc1. Tlc1 RNA takoj po transkripciji ima m7G kapo na 5'-koncu, njena stabilnost pa je odvisna od Mex67. Po prvem ciklu prehoda pa ima vezan Sm7 obroč ter vsebuje TMG-kapo. RNP, ki nastane takoj po transkripciji ima vezan CBC, ki se odstrani pred ponovnim vstopom v jedro, zato zrela Tlc1 nima CBC in bi potrebovala alternativne RNA-vezavne proteine za izvoz ter drugačen adaptor kot Mex67.