Ribonucleoprotein là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Ribonucleoprotein (RNP) là phức hợp sinh học gồm RNA liên kết với protein chuyên biệt, tham gia tất cả giai đoạn xử lý, gia công, vận chuyển và chức năng của RNA. Mỗi RNP đặc trưng bởi thành phần RNA (mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, snoRNA) kết hợp RNA-binding domains (RRM, KH, ZnF), đảm nhận vai trò splicing, methyl hóa, dịch mã và bảo vệ RNA.

Định nghĩa và khái quát

Ribonucleoprotein (RNP) là phức hợp sinh học gồm RNA và protein liên kết, tham gia hầu hết quá trình xử lý và vận chuyển RNA trong tế bào. Mỗi RNP đặc trưng bởi thành phần RNA (mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, snoRNA…) và các protein gắn đặc hiệu, tạo nên tính đa dạng chức năng của phân tử.

RNP tồn tại ở hầu hết sinh vật nhân chuẩn và nhân thực, đóng vai trò nền tảng trong phiên mã, xử lý tiền RNA, dịch mã, bảo vệ và vận chuyển RNA [PMC4837743].

Phân loại chính các RNP trong tế bào nhân chuẩn

  • snRNP: small nuclear RNP điều phối quá trình splicing tiền mRNA.
  • snoRNP: small nucleolar RNP thực hiện biến đổi hóa học và gia công rRNA.
  • hnRNP: heterogeneous nuclear RNP gắn tiền mRNA, điều hòa xử lý và xuất khẩu.
  • Signal Recognition Particle (SRP): định hướng ribosome gắn lên màng lưới nội chất khi dịch mã protein tiết.

Cấu trúc phân tử và cơ chế liên kết

RNP hình thành qua tương tác RNA-binding domains (RBD) trên protein—bao gồm RRM, KH, ZnF—với motif hoặc cấu trúc riêng của RNA. Cấu trúc RNP thường được xác định bằng X-ray crystallography hoặc cryo-EM với độ phân giải < 4 Å.

Protein domainKích thước (aa)Chức năng
RRM (RNA recognition motif)~90Liên kết base RNA thông qua β-sheet
KH (K homology)~70Nhận diện cấu trúc stem-loop
CSD (Cold shock domain)~60Ổn định RNA khi stress nhiệt

Vai trò trong xử lý tiền mRNA và splicing

  • snRNP U1, U2, U4/U6•U5 kết hợp thành spliceosome loại bỏ intron.
  • hnRNP A1/A2 gia cố lựa chọn exon, điều chỉnh alternative splicing.
  • Biến đổi phospho-hnRNP điều hoà tốc độ splicing theo tín hiệu tế bào.

Chức năng trong tổng hợp và gia công rRNA

snoRNP (C/D và H/ACA) gắn vào prerRNA để methyl hoá vị trí 2′-O và chuyển đổi uridine thành pseudouridine, thiết yếu cho cấu trúc chức năng ribosome [PMC6462043].

RNP vận chuyển và bảo vệ RNA

hnRNP giữ tiền mRNA trong nhân, vận chuyển qua lỗ nhân với sự hỗ trợ của exportins. Trong chất nền tế bào, RNP bảo vệ RNA khỏi exonuclease và tham gia định vị phân bố tới vị trí dịch mã hoặc lưu trữ (stress granules).

RNP đặc hiệu chức năng khác

  • Telomerase RNP: RNA TERC và protein TERT kéo dài telomere.
  • Signal Recognition Particle: dẫn đường ribosome tới màng ER.
  • Vault particles: RNP lớn liên quan kháng thuốc và vận chuyển phân tử.

Phương pháp nghiên cứu RNP

  • RIP-seq và CLIP-seq: xác định RNA gắn protein in vivo.
  • Cryo-EM/ X-ray: cấu trúc tinh thể và hình học phân tử.
  • Affinity purification-mass spectrometry: xác định thành phần protein RNP.

Ý nghĩa lâm sàng và bệnh lý liên quan

Tự kháng thể kháng RNP (anti-U1 RNP, anti-Sm) là dấu ấn trong lupus ban đỏ hệ thống và hội chứng hỗn hợp mô liên kết [PMC5445602]. Rối loạn chức năng RNP tác động splicing có thể dẫn đến bệnh thần kinh như SMA và ung thư do mất cân bằng isoform.

Tài liệu tham khảo

  • Matera AG, Wang Z. A day in the life of the spliceosome. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014;15(2):108–121. doi:10.1038/nrm3742
  • Watkins NJ, Bohnsack MT. The box C/D and H/ACA snoRNPs: key players in the modification, processing and the dynamic folding of ribosomal RNA. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2012;3(3):397–414. doi:10.1002/wrna.120
  • Lee S, Sawa H. Role of heterogeneous nuclear ribonucleoproteins in pre-mRNA processing and human disease. Biochem Biophys Res Commun. 2014;453(1):1–6. doi:10.1016/j.bbrc.2014.02.005
  • Schmidt U, Gooding C. Structural insights into telomerase and telomere maintenance. Curr Opin Struct Biol. 2015;30:165–173. doi:10.1016/j.sbi.2015.04.010
  • Mazloomian A, Al-Jaderi Z. Vault RNAs: interactions, functions, and mechanisms of action. RNA Biol. 2018;15(3):335–343. doi:10.1080/15476286.2017.1369141

Định nghĩa và khái quát

Ribonucleoprotein (RNP) là phức hợp sinh học gồm RNA và protein liên kết chặt chẽ, tham gia vào hầu hết các quá trình xử lý và chuyển hóa RNA trong tế bào. RNP có mặt trong cả tế bào nhân chuẩn và nhân thực, đóng vai trò trung tâm từ giai đoạn tổng hợp RNA (transcription), gia công tiền RNA (pre-mRNA processing), vận chuyển (export), dịch mã (translation) cho đến phân hủy RNA (decay) [PMC4837743].

Mỗi RNP được đặc trưng bởi thành phần RNA đi kèm (mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, snoRNA, telomerase RNA…) và các protein chuyên biệt có RNA-binding domains như RRM (RNA recognition motif), KH (K-homology) hoặc ZnF (zinc finger). Sự đa dạng về thành phần cho phép RNP thực thi các chức năng chuyên biệt và phối hợp chặt chẽ trong mạng lưới điều hòa biểu hiện gene.

Phân loại chính các RNP trong tế bào nhân chuẩn

Các loại RNP thường gặp trong nhân chuẩn bao gồm:

  • snRNP (small nuclear RNP): thành phần chủ chốt của spliceosome, điều phối quá trình loại bỏ intron và nối exon trong pre-mRNA.
  • snoRNP (small nucleolar RNP): chịu trách nhiệm biến đổi hóa học (2′-O-methylation, pseudouridylation) và gia công rRNA để hình thành ribosome chức năng.
  • hnRNP (heterogeneous nuclear RNP): gắn tiền mRNA sau phiên mã, điều hòa alternative splicing, chuyển vận và ổn định RNA trong nhân.
  • Signal Recognition Particle (SRP): RNP định hướng ribosome dịch mã protein tiết lên màng lưới nội chất (ER).

Các RNP này thường tồn tại dưới dạng complexes động, có thể tuyển mộ thêm protein phụ trợ hoặc thay đổi thành phần RNA để đáp ứng tín hiệu tế bào và điều kiện sinh lý.

Cấu trúc phân tử và cơ chế liên kết RNA–protein

Cấu trúc RNP hình thành trên cơ sở tương tác đặc hiệu giữa các RNA-binding domains (RBD) trên protein và motif/cấu trúc RNA. Ba họ chính của RBD:

  • RRM (RNA Recognition Motif): ~90 aa, gắn RNA qua mặt β-sheet, thường nhận diện các sequence motifs 4–8 nucleotide.
  • KH domain: ~70 aa, liên kết với stem-loop hoặc single-stranded RNA, phổ biến trong hnRNP và một số yếu tố dịch mã.
  • CSD (Cold Shock Domain) và ZnF: ổn định cấu trúc RNA trong stress hoặc gắn các vị trí đa dạng qua nguyên tử kẽm.
DomainKích thướcKiểu liên kếtVai trò điển hình
RRM~90 aaβ-sheet ↔ RNAsplicing, mRNA export
KH~70 aaα/β fold ↔ stem-loopRNA stability, translation
CSD~60 aaβ-barrel ↔ unfolded RNAstress response

Sự cụ thể hóa tương tác RNA–protein đảm bảo RNP nhận diện đúng vị trí gắn và thực hiện phản ứng hóa học hoặc cơ học cần thiết. Ví dụ, snoRNP C/D sử dụng guide RNA xác định vị trí 2′-O-methylation trên prerRNA, trong khi snRNP U1 nhận diện junction exon–intron qua base pairing với 5′ splice site.

Vai trò trong xử lý tiền mRNA và splicing

Spliceosome là một RNP động lực học gồm 5 snRNP (U1, U2, U4/U6, U5) và hơn 200 protein phụ trợ. Trình tự events:

  1. U1 snRNP: gắn 5′ splice site qua base pairing với snRNA U1, khởi đầu assembly.
  2. U2 snRNP: gắn branch point, tạo cấu hình phức hợp A.
  3. U4/U6•U5 tri-snRNP: tham gia, tái cấu trúc tạo spliceosome hoạt động, kích hoạt catalysis.
  4. Splicing: hai phản ứng cắt–nối liên tiếp loại bỏ intron và nối exon, tái chế snRNP.

Heterogeneous nuclear RNP (hnRNP) điều hòa lựa chọn exon (alternative splicing) bằng cách che hoặc phơi bày splice sites, tương tác với SR-proteins và yếu tố tao spliceosome. Sự cân bằng giữa hnRNP và SR-proteins quyết định kiểu splicing, ảnh hưởng đến đa dạng hóa transcript và sự biệt hóa tế bào.

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề ribonucleoprotein:

Cas9–crRNA ribonucleoprotein complex mediates specific DNA cleavage for adaptive immunity in bacteria
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 109 Số 39 - 2012
Clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated (Cas) systems provide adaptive immunity against viruses and plasmids in bacteria and archaea. The silencing of invading nucleic acids is executed by ribonucleoprotein complexes preloaded with small, interfering CRISPR RNAs (crRNAs) that act as guides for targeting and degradation of foreign ...... hiện toàn bộ
miRNPs: a novel class of ribonucleoproteins containing numerous microRNAs
Genes and Development - Tập 16 Số 6 - Trang 720-728 - 2002
Gemin3 is a DEAD-box RNA helicase that binds to the Survival of Motor Neurons (SMN) protein and is a component of the SMN complex, which also comprises SMN, Gemin2, Gemin4, Gemin5, and Gemin6. Reduction in SMN protein results in Spinal muscular atrophy (SMA), a common neurodegenerative disease. The SMN complex has critical functions in the assembly/restructuring of diverse ribonucleoprotei...... hiện toàn bộ
Magnesium precipitation of ribonucleoprotein complexes. Expedient techniques for the isolation of undegraded polysomes and messenger ribonucleic acid
Biochemistry - Tập 13 Số 17 - Trang 3606-3615 - 1974
Protein bào tương liên kết in vitro với đoạn trình tự bảo tồn cao ở vùng không dịch mã 5' của mRNAs tiểu đơn vị nặng và nhẹ của ferritin. Dịch bởi AI
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 85 Số 7 - Trang 2171-2175 - 1988
Các mRNAs của tiểu đơn vị nặng và nhẹ của protein lưu trữ sắt ferritin tồn tại trong tế bào chủ yếu dưới dạng các hạt ribonucleoprotein không hoạt động, chúng sẽ được chuyển tuyển dịch khi sắt đi vào tế bào. Từ các mẫu bào tương lấy từ mô của chuột cống và tế bào ung thư gan người đã được phân tách bằng phương pháp điện di, tạo phức hợp RNA-protein liên quan đến một đoạn trình tự bảo tồn c...... hiện toàn bộ
#Ferritin #sắt #hạt ribonucleoprotein #dịch mã #đoạn trình tự bảo tồn #bào tương #protein 87-kDa #điều chỉnh tổng hợp.
Generation of knock-in primary human T cells using Cas9 ribonucleoproteins
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 112 Số 33 - Trang 10437-10442 - 2015
Significance T-cell genome engineering holds great promise for cancer immunotherapies and cell-based therapies for HIV, primary immune deficiencies, and autoimmune diseases, but genetic manipulation of human T cells has been inefficient. We achieved efficient genome editing by delivering Cas9 protein pre-assembled with guide RNAs. These active Cas9 ribonu...... hiện toàn bộ
The influenza virus NEP (NS2 protein) mediates the nuclear export of viral ribonucleoproteins
EMBO Journal - Tập 17 Số 1 - Trang 288-296 - 1998
Systemic nanoparticle delivery of CRISPR-Cas9 ribonucleoproteins for effective tissue specific genome editing
Nature Communications - Tập 11 Số 1
AbstractCRISPR-Cas9 has emerged as a powerful technology that relies on Cas9/sgRNA ribonucleoprotein complexes (RNPs) to target and edit DNA. However, many therapeutic targets cannot currently be accessed due to the lack of carriers that can deliver RNPs systemically. Here, we report a generalizable methodology that allows engineering of modified lipid nanoparticle...... hiện toàn bộ
Identifying mRNA subsets in messenger ribonucleoprotein complexes by using cDNA arrays
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America - Tập 97 Số 26 - Trang 14085-14090 - 2000
Genomic array technologies provide a means for profiling global changes in gene expression under a variety of conditions. However, it has been difficult to assess whether transcriptional or posttranscriptional regulation is responsible for these changes. Additionally, fluctuations in gene expression in a single cell type within a complex tissue like a tumor may be masked ...... hiện toàn bộ
The fragile X mental retardation protein is a ribonucleoprotein containing both nuclear localization and nuclear export signals
Human Molecular Genetics - Tập 5 Số 8 - Trang 1083-1091 - 1996
Are U4 small nuclear ribonucleoproteins involved in polyadenylation?
Nature - Tập 309 Số 5964 - Trang 179-182 - 1984
Tổng số: 763   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10

Chủ đề khác

#polyp mũi

Polyp mũi là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#miền ý niệm

Miền ý niệm là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#bệnh leishmaniasis

Bệnh leishmaniasis là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

#kênh dẫn truyền na cổng điện áp

Kênh dẫn truyền na cổng điện áp là gì? Nghiên cứu liên quan

#ma trận xác định dương

Ma trận xác định dương là gì? Nghiên cứu khoa học liên quan

#fibronectin

Fibronectin là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#vitamin b6

Vitamin b6 là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#nhận dạng biểu cảm khuôn mặt

Nhận dạng biểu cảm khuôn mặt là gì? Các nghiên cứu khoa học

#positive definite matrix

Positive definite matrix là gì? Các bài nghiên cứu khoa học

#cholesterol ldl

Cholesterol ldl là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan


Xem thêm