bezgraniczna Biologia

przetwarzanie mRNA

Eukariotyczny pre-mRNA otrzymuje 5′ czapkę i 3′ ogon Poli (a) przed usunięciem intronów i mRNA jest uważany za gotowy do tłumaczenia.

przetwarzanie pre-mRNA

eukariotyczny pre-mRNA poddawany jest intensywnemu przetwarzaniu, zanim będzie gotowy do tłumaczenia., Dodatkowe etapy związane z dojrzewaniem mRNA eukariotycznego tworzą cząsteczkę o znacznie dłuższym okresie półtrwania niż prokariotyczny mRNA. MRNA eukariotyczne trwają kilka godzin, podczas gdy typowe mRNA E. coli trwa nie dłużej niż pięć sekund.

Pre-mRNA są najpierw pokryte białkami stabilizującymi RNA; chronią one pre-mRNA przed degradacją, podczas gdy jest on przetwarzany i eksportowany z jądra., Trzy najważniejsze etapy przetwarzania pre-mRNA to dodanie czynników stabilizujących i sygnalizujących na końcach 5′ I 3 ' cząsteczki oraz usunięcie interweniujących sekwencji, które nie określają odpowiednich aminokwasów. W rzadkich przypadkach transkrypt mRNA może być „edytowany” po jego transkrypcji.

5′ Capping

Cząstka ta chroni rodzący się mRNA przed degradacją., Ponadto czynniki inicjujące zaangażowane w syntezę białek rozpoznają czapkę, aby pomóc w inicjowaniu translacji przez rybosomy.

5′ cap struktura: Capping pre-mRNA obejmuje dodanie 7-metyloguanozyny (m7G) do końca 5′. Czapka chroni 5′ koniec pierwotnego transkryptu RNA przed atakiem rybonukleaz i jest rozpoznawana przez eukariotyczne czynniki inicjujące zaangażowane w złożenie rybosomu na dojrzałym mRNA przed rozpoczęciem translacji.,

3′ Poly-a Tail

podczas gdy polimeraza RNA II nadal transkrybuje właściwy koniec genu, pre-mRNA jest rozszczepiany przez kompleks białkowy zawierający endonukleazy między sekwencją konsensusu aauaaa a sekwencją bogatą w GU. To uwalnia funkcjonalny pre-mRNA z reszty transkryptu, który jest nadal przyłączony do polimerazy RNA., Enzym zwany polimerazą Poli (a) (PAP) jest częścią tego samego kompleksu białkowego, który rozszczepia pre-mRNA i natychmiast dodaje ciąg około 200 nukleotydów, zwany ogonem Poli (a), do końca 3′ właśnie rozszczepionego pre-mRNA. Ogon Poli (A) chroni mRNA przed degradacją, pomaga w eksporcie dojrzałego mRNA do cytoplazmy i bierze udział w wiązaniu białek zaangażowanych w inicjowanie translacji.

polimeraza Poli (A) dodaje ogon poli (a) 3′ do pre-mRNA.,: Pre-mRNA jest oddzielany od reszty rosnącej transkrypcji przed przerwaniem transkrypcji polimerazy RNA II. To rozszczepienie jest robione przez endonuclease-zawierający proteinowy kompleks który oprawia AAUAAA sekwencję upstream od rozszczepienie miejsce i gu-bogaty Sekwencja downstream cięcie miejsce. Bezpośrednio po rozszczepieniu polimeraza Poli (a) (PAP), która jest również częścią kompleksu białkowego, katalizuje dodanie do 200 nukleotydów a do końca 3′ właśnie rozszczepionego pre-mRNA.,

pre-mRNA Splicing

geny eukariotyczne składają się z egzonów, które odpowiadają sekwencjom kodującym białka (ex-on oznacza ich ekspresję) i sekwencji interwencyjnych zwanych intronami (int-ron oznacza ich rolę interwencyjną), które mogą być zaangażowane w regulację genów, ale są usuwane z pre-mRNA podczas przetwarzania. Sekwencje intronów w mRNA nie kodują białek funkcjonalnych.,

odkrycie intronów

odkrycie intronów było zaskoczeniem dla naukowców w latach 70., którzy spodziewali się, że pre-mRNA określi sekwencje białek bez dalszego przetwarzania, co zaobserwowali u prokariotów. Geny wyższych eukariotów bardzo często zawierają jeden lub więcej intronów. Chociaż regiony te mogą odpowiadać sekwencjom regulacyjnym, znaczenie biologiczne posiadania wielu intronów lub posiadania bardzo długich intronów w genie jest niejasne. Jest możliwe, że introny spowalniają ekspresję genów, ponieważ transkrypcja pre-mRNA z dużą ilością intronów trwa dłużej., Alternatywnie introny mogą być niefunkcjonalnymi pozostałościami sekwencji po fuzji starożytnych genów w trakcie ewolucji. Wynika to z faktu, że osobne egzony często kodują oddzielne podjednostki lub domeny białka. W większości przypadków sekwencje intronów mogą być mutowane bez wpływu na produkt białkowy.

przetwarzanie intronów

wszystkie introny w pre-mRNA muszą być całkowicie i precyzyjnie usunięte przed syntezą białek., Jeśli proces będzie przebiegał przez nawet jeden nukleotyd, ramka odczytu połączonych eksonów zmieni się, a powstałe białko będzie dysfunkcyjne. Proces usuwania intronów i ponownego łączenia egzonów nazywa się splicingiem. Introny są usuwane i rozkładane, gdy pre-mRNA jest jeszcze w jądrze. Splicing odbywa się za pomocą specyficznego dla sekwencji mechanizmu, który zapewnia usunięcie intronów i ponowne połączenie egzonów z dokładnością i precyzją pojedynczego nukleotydu. Splicing pre-mRNA jest przeprowadzany przez kompleksy białek i cząsteczek RNA zwanych spliceosomami.,

splicing pre-mRNA: splicing Pre-mRNA polega na precyzyjnym usunięciu intronów z pierwotnego transkryptu RNA. Proces splicingu jest katalizowany przez duże kompleksy zwane spliceosomami. Każdy spliceosom składa się z pięciu podjednostek zwanych snRNPs. Działania splicesa skutkują połączeniem dwóch egzonów i uwolnieniem intronu w postaci lariatowej.

każdy spliceosom składa się z pięciu podjednostek zwanych snRNPs (dla małych rybonukleoparticles jądrowych, i wymawiane „snurps”.,) Każdy snRNP jest sam w sobie kompleksem białek i specjalnym rodzajem RNA występującym tylko w jądrze zwanym snRNA (small nuclear RNA). Spliceosomy rozpoznają sekwencje na końcu 5′ IntronA, ponieważ introny zawsze zaczynają się od nukleotydów GU, a sekwencje na końcu 3′ IntronA, ponieważ zawsze kończą się nukleotydami AG. Spliceosom rozszczepia szkielet fosforanu cukrowego pre-mRNA w G, który rozpoczyna intron, A następnie kowalencyjnie przyłącza go do wewnętrznego nukleotydu a wewnątrz intronu., Następnie spliceosme łączy 3 'koniec pierwszego eksonu z 5′ końcem następnego eksonu, rozcinając w tym procesie 3′ koniec intronu. Powoduje to łączenie dwóch egzonów i uwalnianie intronu w formie lariatowej.

mechanizm łączenia przed mRNA.: SnRNPs spliceosomu zostały pominięte na tej rysunku, ale pokazuje miejsca wewnątrz intronu, których interakcje są katalizowane przez spliceosom., Początkowo zachowany G, który rozpoczyna intron, jest rozcinany od końca 3′ egzonu w górę do niego, a G jest kowalencyjnie przyłączony do wewnętrznego a wewnątrz intronu. Następnie 3 'koniec właśnie uwolnionego eksonu jest połączony z 5′ końcem następnego eksonu, rozcinając Wiązanie, które łączy 3 ' koniec intronu z sąsiednim eksonem. To łączy oba egzony i usuwa intron w postaci lariatowej.