Pequenas Ribonucleoproteínas Nucleares (snRNPs)

As pequenas ribonucleoproteínas nucleares, frequentemente abreviadas como snRNPs (pronuncia-se "snurp"), são complexos proteicos que se ligam ao snRNA e se combinam com o pré-mRNA não modificado e diversas outras proteínas para formar o spliceossoma, um grande complexo molecular de RNA e proteína que realiza o splicing do pré-mRNA. A ação das snRNPs é essencial para a remoção dos intrões do pré-mRNA, o que é fundamental para a modificação pós-transcricional do RNA, que ocorre apenas no núcleo das células eucarióticas.

Os dois componentes essenciais das snRNPs são as proteínas e o RNA. O RNA presente nas snRNPs é conhecido como pequeno RNA nuclear (snRNA) e tem tipicamente cerca de 150 nucleótidos de comprimento. Este RNA confere especificidade às snRNPs para determinados intrões, uma vez que reconhece as sequências de sinal de splicing localizadas nas extremidade 5’ e extremidade 3’ e o sinal de ramificação presente nos intrões. Este RNA é semelhante ao RNA ribossómico, pois possui tanto atividade enzimática como função estrutural.

As snRNPs foram descobertas por Michael R. Lerner e Joan A. Steitz. Além disso, Thomas Cech e Sidney Altman também contribuíram para o estudo, tendo ganho o Prémio Nobel da Química em 1989 pela sua descoberta independente de que o RNA pode funcionar como um catalisador na célula.

Tipos de snRNP

Pelo menos cinco tipos diferentes de snRNPs agrupam-se no spliceossoma para participar no splicing. Podem ser detetados por eletroforese em gel e são conhecidos individualmente como: U1, U2, U4, U5 e U6. Os seus pequenos componentes de RNA nuclear são conhecidos respetivamente como: U1 snRNA, U2 snRNA, U4 snRNA, U5 snRNA e U6 snRNA.

Em meados da década de 1990, foi descoberta outra classe de snRNPs que auxiliava no splicing de um tipo específico de íntron presente apenas em animais, o qual possui sítios de splicing e ramificação 5’ altamente conservados. Esta nova classe de snRNPs inclui os seguintes RNAs: U11 snRNA, U12 snRNA, U4atac snRNA e U6atac snRNA. Embora diferentes, estes snRNPs desempenham as mesmas funções que os snRNPs normais U1, U2, U4 e U6, respetivamente.

Biogénese

Os snRNPs são montados seguindo um processo altamente regulado que envolve tanto o núcleo celular como o citoplasma.

Síntese e exportação de RNA no núcleo

A RNA polimerase II transcreve os snRNAs U1, U2, U4 e U5, e os menos abundantes U11, U12 e U4atac adquirem um cap 5’ m7G que serve de sinal de exportação. A exportação nuclear é mediada pela proteína CRM1.

Síntese e armazenamento de proteínas Sm no citoplasma

As proteínas Sm são sintetizadas nos ribossomas no citoplasma, onde o mRNA Sm é traduzido como qualquer outra proteína, e funcionam como um arcabouço para a montagem das snRNPs. Estas proteínas são depois armazenadas no citoplasma como três complexos em anel parcialmente montados, associados às proteínas pICln. Estes três complexos são:

• um pentâmero 6S formado por SmD1, SmD2, SmF, SmE e SmG associados a pICln,
• um complexo 2 a 4S da proteína B/B', possivelmente com a proteína D3 e pICln,
• o complexo 20S "metilossoma", que é outro grande complexo de SmD3, SmB, SmD1, pICln e da proteína arginina metiltransferase-5 (PRMT5).

SmD3, SmB e SmD1 sofrem modificações no metilossoma. Estas três proteínas Sm possuem motivos repetidos de arginina-glicina na extremidade C-terminal da SmD1, SmD3 e SmB, e as cadeias laterais da arginina são dimetiladas simetricamente em ω-NG,NG’-dimetil-arginina. A pICln, que aparece nos três complexos precursores, mas está ausente nas snRNPs maduras, tem sido sugerida como uma chaperona especializada, prevenindo a montagem prematura das proteínas Sm.

Montagem da partícula central de snRNPs no complexo SMN

Os pequenos ARN nucleares (U1, U2, U4, U5 e os menos abundantes U11, U12 e U4atac) interagem rapidamente com a proteína SMN (Sobrevivência do neurónio motor) e outras proteínas (geminas 2-8) para formar o grande complexo SMN. É neste momento que os pequenos ARN nucleares se ligam ao pentâmero SmD1-SmD2-SmF-SmE-SmG, seguindo-se a adição do dímero SmD3-SmB para completar o anel de Sm em torno do chamado "sítio Sm" do pequeno ARN nuclear. Este sítio Sm é uma sequência de nucleótidos conservada presente nestes ARN, tipicamente AUUUGUGG (onde A, U e G representam os nucleósidos adenosina, uridina e guanosina, respetivamente). Após a montagem do anel Sm em torno do pequeno RNA nuclear, o nucleósido terminal 5’ (já modificado como o cap da 7-metilguanosina) é hipermetilado para 2,2,7-trimetilguanosina, e a outra extremidade (3’) do pequeno RNA nuclear é removida. Esta modificação, e a presença de um anel Sm completo, é reconhecida pela proteína snurportina 1.

Montagem final das snRNPs no núcleo

A partícula central completa de snRNP-snurportina 1 é transportada para o núcleo pela proteína "importina β". Uma vez dentro do núcleo, o complexo surge nos corpos de Cajal, onde ocorre a fase final da montagem da snRNP. Este consiste na adição de proteínas adicionais e outras modificações específicas em determinadas snRNPs (U1, U2, U4, U5). A biogénese da snRNP U6 ocorre no núcleo, embora se encontrem grandes quantidades de U6 livre no citoplasma. O anel LSm pode montar-se primeiro e depois associar-se ao pequeno RNA nuclear U6.

Desmontagem de snRNPs

As snRNPs têm uma longa vida na célula, mas presume-se que eventualmente sejam desmontadas e degradadas, embora nada se saiba sobre este processo.

Defeitos na biogénese da snRNP como causa de atrofia muscular espinhal

Os defeitos no gene SMN estão associados à morte prematura dos neurónios motores espinhais, levando à atrofia muscular espinhal. Esta doença genética manifesta-se com graus de gravidade muito variáveis. A forma mais grave causa paralisia, é geralmente fatal antes dos 2 anos de idade e é a causa mais comum de morte genética em crianças.

Anticorpos anti-snRNP

Por vezes, podem ser produzidos autoanticorpos contra as nossas próprias snRNPs, especialmente anticorpos anti-Sm dirigidos contra a proteína Sm das snRNPs, especificamente em casos de lúpus eritematoso sistémico.