Кэп
Кэп, 5'-кэп (произносится как пять-штрих-кэп), или кэп-структура (от англ. cap — шапка) — структура на 5'-конце матричных РНК (мРНК) и некоторых других РНК эукариот. Кэп состоит из одного или нескольких модифицированных нуклеотидов и характерен только для транскриптов, синтезируемых РНК-полимеразой II. Наличие кэпа — один из признаков, отличающих эукариотические мРНК от прокариотических, которые несут трифосфат на 5'-конце. Это и другие отличия обуславливают существенно более высокую стабильность, особый механизм инициации трансляции и другие особенности жизненного цикла эукариотической мРНК[1][2].
Кэп представляет собой модифицированный рибонуклеотид — 7-метилгуанозин, соединённый 5',5'-трифосфатным мостиком с первым нуклеотидным остатком транскрипта. В узком смысле под кэпом понимают именно 7-метилгуанозин. Кроме того, первые два нуклеотида транскрипта могут быть метилированы по 2'-O-положению остатка рибозы. Кэп способствует эффективному процессингу пре-мРНК, экспорту мРНК из ядра, её трансляции и защите от быстрой деградации[3][1].
До 1970-х годов биохимические исследования мРНК проводили в основном на кишечной палочке (Escherichia coli) и бактериофагах. К этому времени было установлено, что мРНК кишечной палочки имеют три фосфатные группы на 5'-конце, такое же допущение делалось и относительно эукариотических мРНК. В 1971—1972 годах Кин-Итиро Миура и Аарон Шаткин установили, что РНК реовируса содержат 2'-O-метилгуанозинфосфат. Это было первое свидетельство присутствия нуклеотидов с метильными группами в РНК вирусов эукариот[4].
Миура продолжил работу в Японии вместе с Ясухиро Фуруити. Последний установил, что для эффективной транскрипции генов вируса цитоплазматического полиэдроза необходимо присутствие в реакционной смеси донора метильных групп (S-аденозилметионина), при этом одна метильная группа входит в состав первого нуклеотида транскрипта, а вторая — в состав неизвестного компонента. Также Фуруити отметил, что 5'-конец таких РНК оказывается защищён от действия щелочной фосфатазы[5]. В том же году было опубликовано ещё несколько статей, описывающих присутствие метилированных нуклеотидов в РНК, выделенных из эукариотических клеток. После обсуждения всех полученных результатов Фриц Роттман выдвинул предположение, что m7GppNp (где N — любой нуклеотид) является структурой, блокирующей 5'-концы всех эукариотических мРНК[6]. Немного позднее Фуруити и Миура уточнили эту структуру и показали наличие в ней не ди-, а трифосфатного мостика. В то же время Вей и Мосс и группа Миуры обнаружили m7GpppGp и m7GpppAp на 5'-концах мРНК вируса осповакцины[англ.][4].
Вскоре Фуруити, Шаткин и Джеймс Дарнелл с коллегами проанализировали мРНК клеток HeLa и обнаружили, что их 5'-концы защищены такой же структурой, как и вирусные РНК[7]. Дарнелл впервые предложил использовать термин «кэп»[4].
