導入
生物学において、 LSm タンパク質は、事実上すべての生物に見られる RNA結合タンパク質のファミリーです。 LSm はLike Smの短縮形であり、このファミリーの最初に同定されたメンバーは Sm タンパク質であったためです。 LSm タンパク質は、その特徴的な三次元構造と、6 つまたは 7 つの分子のリングへの集合によって定義されます。
これらのタンパク質は、衰弱性の自己免疫疾患である全身性エリテマトーデス(SLE) の患者において、抗 Sm 抗体の標的となる抗原として発見されました。この患者、ステファニー・スミスに敬意を表して、それらは Sm と名付けられました。非常によく似た構造を持つ他のタンパク質が後に発見され、LSm タンパク質と名付けられました。新しい LSm タンパク質は引き続き発見されています。
類似した構造を持つタンパク質は、ファミリー、スーパーファミリー、フォールド (フォールディング タイプ) の階層にグループ化されます。 LSm タンパク質の構造は、短いチューブ状のベータ シートに折りたたまれたタンパク質の一例です。各タンパク質は集合して 6 つまたは 7 つのサブユニットのサイクルを形成し、通常は低分子 RNA分子に結合してリボ核タンパク質複合体を形成するトーラスを形成します。トーラスは、RNA 分子が三次元構造を維持するのに役立ちます。関与するタンパク質と RNA の種類に応じて、これらの複合体は、分解、編集、スプライシング、制御などの RNA 処理におけるさまざまなステップを促進します。
LSmfolds 、 Sm-like 、 LSmなどの他の同等の名前も頻繁に使用され、同様に受け入れられます。
歴史的
スミス抗原の発見
最初の mSL の発見の物語は、1959 年に全身性エリテマトーデス (SLE) と診断され、最終的に 1969 年に 22 歳でこの病気の合併症により亡くなった若い女性、ステファニー スミスから始まります。この期間中、彼女はロックフェラー大学ニューヨーク病院でヘンリー・クンケル医師とエン・タン医師によって治療を受けた。この自己免疫疾患の患者は、細胞の核に存在する抗原に対する抗体を産生しますが、多くの場合は自分自身の DNA に対する抗体が産生されます。しかし、クンケル博士とタン博士は、スミス夫人が「スミス抗原」（Sm Ag）と呼んだ一連の核タンパク質に対する抗体を産生していることを1966年に発見した。 SLE患者の約30％は、二本鎖DNAに対する抗体を作るのとは対照的に、これらのタンパク質に対する抗体を作ります。この発見により、SLE の診断検査が改善されましたが、この抗原の性質と機能は不明でした。
Sm タンパク質、RNPsn、スプライセオソーム、メッセンジャー RNA スプライシング
1970 年代から 1980 年代にかけて研究が続けられ、スミス抗原はリボ核酸(RNA) と複数のタンパク質の複合体であることが判明しました。ウリジンが豊富な非コード核RNA の小さな断片 (今日の snRNA) はこの複合体の一部であり、U1、U2、U4、U5、および U6 という名前が付けられました。その後、これらの snRNA のうち 4 つ (U1、U2、U4、および U5) が、サイズの大きい順に SmB、SmD、SmE、SmF、および SmG と名付けられたいくつかの小さなタンパク質と密接に関連していることが発見されました。 SMB には SmB’ と呼ばれる逆平行フォールディング変異体があり、非常によく似たタンパク質である SmN が一部の組織 (特に神経) で SmB/B’ を置き換えます。 SmD は、SmD1、SmD2、および SmD3 と名付けられた 3 つのタンパク質の混合物であることも発見されました。これら9つのタンパク質（SmB、SmB’、SmN、SmD1、SmD2、SmD3、SmE、SmF、SmG）はSmコアタンパク質、または単にSmタンパク質として知られています。 snRNA は Sm タンパク質や他のタンパク質と複合体を形成し、細胞核内で核内低分子リボ核タンパク質 (snRNP) と呼ばれる粒子を形成します。 1980年代半ばには、これらのsnRNPが、プレmRNAの周囲での大きな（分子量4.8MD）タンパク質複合体であるスプライセオソームの形成に関与し、プレmRNAと呼ばれる部分を切断（切除）していることが理解された。イントロンとコード部分 (エクソン) のスプライシング。さらにいくつかの修飾を経て、スプライシングされたプレ mRNA はメッセンジャー RNA (mRNA) となり、核から細胞体に輸送され、リボソームによってタンパク質に翻訳されます。
Smタンパク質に類似したタンパク質の発見
U6 snRNP がスプライソソームの中心成分であるにもかかわらず、 U6 スプライソソーム RNA は(同じグループの他の RNA とは異なり) Sm タンパク質と結合しません。 1999 年に、U6 に特異的に結合し、Sm タンパク質と明らかに相同な 7 つのタンパク質からなるタンパク質複合体が同定されました。これらのタンパク質は、後に発見されるタンパク質LSm8とともにLSm（Smのような）（LSm1、LSm2、LSm3、LSm4、LSm5、LSm6、LSm7）と呼ばれました。 Saccharomyces cerevisiae (パン酵母) のゲノムは1990 年代半ばに配列決定され、これらのヒトタンパク質の相同体を同定するための貴重なリソースが提供されました。その後、他の真核生物のゲノムを配列することができたので、真核生物は一般に、7 つの Sms と 8 つの LSms のシリーズに相同なタンパク質を保有していることがわかりました。その直後、真核生物の LSm タンパク質と相同なタンパク質が古細菌 (Sm1 および Sm2) および細菌(Hfq および YlxS) で発見されました。興味深いことに、古細菌の LSms は細菌の LSms よりも真核生物の LSms に近いです。これまでに記載されているLSmsはかなり小さなタンパク質で、ヒトSmGの76アミノ酸（分子量8.7kD）からヒトSmBの231アミノ酸（分子量29kD）の範囲にあります。しかし最近、他の構造ドメインに加えて LSm 構造ドメインを持つ、より大きなタンパク質が発見されました (LSm10、LSm11、LSm12、LSm13、LSm14、LSm15、LSm16、アタキシン-2、古細菌Sm3など)。
LSM フォールドの発見
1995 年頃、同定されたさまざまな LSms 間の比較により、32 アミノ酸のうちの 1 つと 14 アミノ酸のうちのもう 1 つである 2 つのモチーフ配列が、異なる分子間で非常に類似しており、可変長の可変領域によって分離されていることが明らかになりました。これは、これら 2 つの配列モチーフ ( Sm1およびSm2と名付けられた) の重要性を示し、すべての LSm 遺伝子が共通の祖先遺伝子から進化したことを示唆しました。 1999 年に、組換え Sm タンパク質の結晶を取得することができ、 X 線回折法によってその原子構造を三次元で決定できるようになりました。したがって、それらはすべて、短いαヘリックスと1～5枚のβシートからなる三次元構造（後にLSmフォールドと呼ばれる構造）で構成されていることがわかりました。他の研究では、LSmタンパク質が6つまたは7つのタンパク質からなるトーラス（一種のリング）を形成し、RNAがトーラスの内側に結合し、各タンパク質にヌクレオチドが結合していることが示された。