Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из обработки МРНК )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Процессинг РНК или ко-транскрипционного модификация представляет собой совокупность биологических процессов , характерных для большинства эукариотических клеток , с помощью которого РНК первичный транскрипт химически измененными следующей транскрипции из гена , чтобы произвести зрелый, функциональную молекулу РНК , которая затем может покинуть ядро и выполнить любая из множества различных функций клетки. [1] Существует множество типов посттранскрипционных модификаций, достигаемых с помощью разнообразного класса молекулярных механизмов.

Одним из примеров является превращение предшественника мессенджер РНК - транскриптов в зрелой матричной РНК , которые впоследствии способны быть переведены в белок . Этот процесс включает в себя три основных этапа, которые значительно изменяют химическую структуру молекулы РНК: добавление 5 'кэпа , добавление 3' полиаденилированного хвоста и сплайсинг РНК . Такой процессинг жизненно важен для правильной трансляции эукариотических геномов, поскольку исходная мРНК-предшественница, полученная путем транскрипции, часто содержит как экзоны (кодирующие последовательности), так и интроны.(некодирующие последовательности); сплайсинг удаляет интроны и напрямую связывает экзоны, в то время как крышка и хвост облегчают транспорт мРНК к рибосоме и защищают ее от молекулярной деградации. [2]

Посттранскрипционные модификации могут также происходить во время процессинга других транскриптов, которые в конечном итоге становятся РНК переноса , рибосомной РНК или любым другим типом РНК, используемым клеткой.

обработка мРНК [ править ]

Молекула пре-мРНК претерпевает три основных модификации. Эти модификации представляют собой 5'-кэппинг , 3'- полиаденилирование и сплайсинг РНК , которые происходят в ядре клетки до того, как РНК транслируется . [4]

5 'обработка [ править ]

Основная статья: 5-футовая крышка

Укупорка [ править ]

Кэппирование пре-мРНК включает добавление 7-метилгуанозина (m 7 G) к 5'-концу. Для этого необходимо удалить концевой 5'-фосфат с помощью фермента фосфатазы . Затем фермент гуанозилтрансфераза катализирует реакцию, в результате которой образуется дифосфатный 5'-конец. Затем дифосфатный 5'-конец атакует альфа-атом фосфора молекулы GTP , чтобы добавить остаток гуанина в 5'5'-трифосфатную связь. Фермент (гуанин- N 7 -) - метилтрансфераза («кэп МТаза») передает метильную группу от S-аденозилметионина.к гуаниновому кольцу. [5] Этот тип крышки, в которой только (m 7 G) находится в позиции, называется структурой крышки 0. Рибозы соседнего нуклеотида может также быть метилированный , чтобы дать колпачок 1. метилирование нуклеотидов ниже по течению молекулы РНК производят колпачок 2, колпачок 3 конструкции и так далее. В этих случаях метильные группы добавляются к 2'-ОН-группам рибозного сахара. Кепка защищает 5'-конец первичного транскрипта РНК от атаки рибонуклеазами , специфичными к 3'5'- фосфодиэфирным связям . [6]

3 'обработка [ править ]

Расщепление и полиаденилирование [ править ]

Основная статья: Полиаденилирование

Процессинг пре-мРНК на 3'-конце молекулы РНК включает расщепление ее 3'-конца и затем добавление примерно 250 остатков аденина с образованием поли (А) хвоста . Реакции расщепления и аденилирования происходят в первую очередь, если сигнальная последовательность полиаденилирования (5'-AAUAAA-3 ') расположена около 3'-конца молекулы пре-мРНК, за которой следует другая последовательность, обычно (5'-CA -3 ') и является местом расщепления. Последовательность, богатая GUтакже обычно присутствует ниже по течению от молекулы пре-мРНК. Совсем недавно было продемонстрировано, что альтернативные сигнальные последовательности, такие как UGUA, расположенные выше сайта расщепления, также могут управлять расщеплением и полиаденилированием в отсутствие сигнала AAUAAA. Важно понимать, что эти два сигнала не являются взаимно независимыми и часто сосуществуют. После синтеза элементов последовательности несколько мультисубъединичных белков переносятся в молекулу РНК. Передача этих последовательностей специфичных связывающих белков фактора расщепления и специфичности полиаденилирования (CPSF), фактора расщепления I (CF I) и фактора стимуляции расщепления (CStF) происходит от РНК-полимеразы II.. Эти три фактора связаны с элементами последовательности. Сигнал AAUAAA напрямую связывается с CPSF. Для сайтов UGUA-зависимого процессинга связывание мультибелкового комплекса осуществляется фактором расщепления I (CF I). Образовавшийся в результате белковый комплекс содержит дополнительные факторы расщепления и фермент полиаденилат-полимеразу (PAP). Этот комплекс расщепляет РНК между последовательностью полиаденилирования и богатой GU последовательностью в сайте расщепления, отмеченном последовательностями (5'-CA-3 '). Затем поли (А) полимераза добавляет около 200 адениновых единиц к новому 3'-концу молекулы РНК, используя АТФ в качестве предшественника. По мере синтеза поли (А) хвоста он связывает несколько копий поли (А) -связывающего белка , который защищает 3'-конец от переваривания рибонуклеазой ферментами, включаяCCR4-Не сложный. [6]

Сплайсинг интронов [ править ]

Основная статья: сплайсинг РНК

Сплайсинг РНК - это процесс, с помощью которого интроны , участки РНК, которые не кодируют белки, удаляются из пре-мРНК, а оставшиеся экзоны соединяются для повторного образования единой непрерывной молекулы. Экзоны - это участки мРНК, которые «экспрессируются» или транслируются в белок. Они являются кодирующими частями молекулы мРНК. [7] Хотя большая часть сплайсинга РНК происходит после полного синтеза и концевого кэпирования пре-мРНК, транскрипты со многими экзонами могут быть сплайсированы котранскрипционно. [8] Реакция сплайсинга катализируется большим белковым комплексом, называемым сплайсосомой, собранным из белков и небольших ядерных молекул РНК , которые распознают сайты сплайсинга.в последовательности пре-мРНК. Многие пре-мРНК, включая те, которые кодируют антитела , могут быть сплайсированы различными способами для получения различных зрелых мРНК, которые кодируют разные белковые последовательности . Этот процесс известен как альтернативный сплайсинг и позволяет производить большое количество белков из ограниченного количества ДНК.

Обработка мРНК гистонов [ править ]

Основная статья: Гистон

Гистоны H2A, H2B, H3 и H4 образуют ядро нуклеосомы и поэтому называются коровыми гистонами . Обработка ядер гистонов осуществляется по-другому, потому что типичная мРНК гистонов лишена некоторых свойств других мРНК эукариот, таких как поли (A) хвост и интроны. Таким образом, такие мРНК не подвергаются сплайсингу, и их 3'-процессинг осуществляется независимо от большинства факторов расщепления и полиаденилирования. Основные гистоновые мРНК имеют особую структуру стебель-петля на 3-первичном конце, которая распознается связывающим стебель-петлю белком и нижестоящей последовательностью, называемой нижележащим элементом гистона (HDE), которая рекрутирует U7 snRNA . Фактор специфичности расщепления и полиаденилирования 73 разрезает мРНК между стеблем-петлей и HDE[9]

Однако варианты гистонов, такие как H2A.Z или H3.3 , имеют интроны и процессируются как нормальные мРНК, включая сплайсинг и полиаденилирование. [9]

См. Также [ править ]

  • Посттрансляционная модификация
  • Редактирование РНК
  • РНК-Seq

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Kiss T (июль 2001 г.). «Небольшая ядрышковая РНК-управляемая посттранскрипционная модификация клеточных РНК» . Журнал EMBO . 20 (14): 3617–22. DOI : 10.1093 / emboj / 20.14.3617 . PMC  125535 . PMID  11447102 .
  2. ^ Берг, Тимочко и Страйер 2007 , стр. 836
  3. ^ a b Шафи, Томас; Лоу, Рохан (2017). «Структура эукариотических и прокариотических генов». WikiJournal of Medicine . 4 (1). DOI : 10.15347 / wjm / 2017.002 . ISSN 2002-4436 . 
  4. ^ Берг, Тимочко и Страйер 2007 , стр. 841
  5. ^ Ямад-Окаб Т, Т Мио, Касим Y, Мацуй М, Arisawa М, Ямад-Окаб Н (ноябрь 1999 года). «Ген Candida albicans для мРНК 5-кэп-метилтрансферазы: идентификация дополнительных остатков, необходимых для катализа» . Микробиология . 145 (Pt 11) (11): 3023–33. DOI : 10.1099 / 00221287-145-11-3023 . PMID 10589710 . Архивировано из оригинала на 2012-07-12. 
  6. ^ a b Hames & Hooper 2006 , стр. 221
  7. ^ Биология . Образование холма Мграу. 2014. С. 241–242. ISBN 978-981-4581-85-1.
  8. ^ Lodish HF, Berk A, Kaiser C, Krieger M, Scott MP, Bretscher A, Ploegh H, Matsudaira PT (2007). «Глава 8: Посттранскрипционный генный контроль». Молекулярная клетка. Биология . Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-7601-7.
  9. ^ а б Марцлуфф В.Ф., Вагнер Э.Дж., Дуронио Р.Дж. (ноябрь 2008 г.). «Метаболизм и регуляция канонических мРНК гистонов: жизнь без поли (А) хвоста» . Обзоры природы. Генетика . 9 (11): 843–54. DOI : 10.1038 / nrg2438 . PMC 2715827 . PMID 18927579 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2007). Биохимия (6 изд.). Нью-Йорк : ISBN WH Freeman & Co. 978-0-7167-6766-4.
  • Хеймс Д., Хупер Н. (2006). Мгновенные заметки Биохимия . Annales de Biologie Clinique . 58 (3-е изд.). Лидс : Тейлор и Фрэнсис. п. 767. ISBN 978-0-415-36778-3. PMID  11098183 .
  • Сунь В. Дж., Ли Дж. Х., Лю С., Ву Дж., Чжоу Х., Цюй Л. Х., Ян Дж. Х. (январь 2016 г.). «RMBase: ресурс для расшифровки ландшафта модификаций РНК из данных высокопроизводительного секвенирования» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (D1): D259-65. DOI : 10.1093 / NAR / gkv1036 . PMC  4702777 . PMID  26464443 .
  • Machnicka MA, Milanowska K, Osman Oglou O, Purta E, Kurkowska M, Olchowik A, Januszewski W, Kalinowski S, Dunin-Horkawicz S, Rother KM, Helm M, Bujnicki JM, Grosjean H (январь 2013 г.). «MODOMICS: база данных путей модификации РНК - обновление 2013 г.» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (Проблема с базой данных): D262-7. DOI : 10.1093 / NAR / gks1007 . PMC  3531130 . PMID  23118484 .
  • Кантара В.А., Крейн П.Ф., Розенски Дж., Макклоски Дж. А., Харрис К.А., Чжан Х, Вендейш Ф.А., Фабрис Д., Агрис П.Ф. (январь 2011 г.). «База данных модификаций РНК, RNAMDB: обновление 2011 г.» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (выпуск базы данных): D195-201. DOI : 10.1093 / NAR / gkq1028 . PMC  3013656 . PMID  21071406 .
  • Посттранскрипционная + РНК + модификация в предметных рубриках медицинской тематики Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)