Контроль качества мРНК


Контро́ль ка́чества мРНК[1] (англ. mRNA surveillance) — совокупность молекулярных механизмов, обеспечивающих отбраковывание дефектных мРНК и не допускающих их трансляцию[2][3]. Механизмы контроля качества мРНК действуют на разных этапах биогенеза мРНК. Как правило, они приводят к тому, что дефектные мРНК оказываются помеченными специфическим образом и благодаря этому распознаются ферментами-нуклеазами, разрушающими их[4].

Механизмы контроля качества мРНК описаны у бактерий и эукариот, причём у последних они протекают как в ядре, так и в цитоплазме[5]. Результатом работы этих механизмов в ядре является разрушение дефектных транскриптов, не допускающее их перемещение в цитоплазму. В цитоплазме транскрипты проверяются на наличие преждевременных стоп-кодонов[4][5].

В клетках эукариот описаны три механизма контроля качества мРНК: нонсенс-опосредованный распад (англ. nonsense-mediated decay, NMD), nonstop-деградация и no-go-деградация[6].

Нонсенс-опосредованный распад (NMD) направлен на выявление и разрушение мРНК, содержащих преждевременные стоп-кодоны. Преждевременные стоп-кодоны могут появляться из-за мутаций в клетках зародышевой линии и соматических клетках, ошибках в транскрипции или посттранскрипционном процессинге мРНК[7][8]. Если такие мРНК не будут разрушаться, с них будут синтезированы усечённые белки, которые могут быть вредоносными для клетки[9]. Преждевременные стоп-кодоны задействованы в развитии примерно 30 % наследственных заболеваний. Таким образом, NMD играет важную роль в жизнедеятельности организма[10][11].

У дрожжей Saccharomyces cerevisiae и нематоды Caenorhabditis elegans в качестве необходимых транс-действующих факторов NMD функционируют три белка smg (smg1—7) и три белка UPF (Upf1—3)[12][13]. Соответствующие гены имеются и у плодовой мушки Drosophila melanogaster, и у млекопитающих, и их белковые продукты также участвуют в NMD[14]. В целом, у всех эукариот имеются белковые комплексы, задействованные в NMD: UPF1/SMG-2, UPF2/SMG-3 и UPF3/SMG-4. Однако их роли в NMD являются предметов споров. Неясно также, какие именно взаимодействия между этими белками происходят в действительности[15][12][14][16][17].

Было показано, что некоторые мРНК, содержащие преждевременные стоп-кодоны, не подвергаются NMD[18][19]. Как правило, в таких мРНК преждевременный стоп-кодон располагается в самом начале открытой рамки считывания[20]. Например, мРНК β-глобулина содержит преждевременный стоп-кодон в самом начале первого экзона и при этом не подвергается NMD. Детали механизма, позволяющего таким мРНК избежать разрушения, неизвестны. Было высказано предположение, что в нём задействован поли(А)-связывающий белок[англ.] (PABP)[21].