Процессинг РНК

Созревание РНК или процессинг РНК (посттранскрипционные модификации РНК) — совокупность процессов в клетках эукариот, которые приводят к превращению первичного транскрипта в зрелую РНК.

Процессинг РНК — стадия, отвечающая за реализацию генетической информации у про- и эукариот.
ПРОКАРИОТЫ. У прокариот синтез белка рибосомой (трансляция) пространственно не отделён от транскрипции и может происходить ещё до завершения синтеза мРНК РНК-полимеразой. Прокариотические мРНК часто полицистронные, то есть содержат несколько независимых генов.
ЭУКАРИОТЫ. мРНК эукариот синтезируется в виде предшественника, пре-мРНК, претерпевающего затем сложное стадийное созревание — процессинг, включающий присоединение кэп-структуры к 5'-концу молекулы, присоединение нескольких десятков остатков аденина к её 3'-концу (полиаденилирование), выщепление незначащих участков — интронов и соединение друг с другом значащих участков — экзонов (сплайсинг). При этом соединение экзонов одной и той же пре-мРНК может проходить разными способами, приводя к образованию разных зрелых мРНК, и в конечном итоге разных вариантов белка (альтернативный сплайсинг). Только мРНК, успешно прошедшая процессинг, экспортируется из ядра в цитоплазму и вовлекается в трансляцию.

В зависимости от типа РНК (матричные, рибосомные, транспортные, малые ядерные) их предшественники подвергаются разным последовательным модификациям. Например, предшественники матричных РНК подвергаются кэпированию, сплайсингу, полиаденилированию, метилированию и иногда редактированию.

Процессинг мРНКПравить

КэпированиеПравить

Химическое строение кэпа

Кэпирование представляет собой присоединение к 5'-концу транскрипта 7-метилгуанозина через необычный для РНК 5',5'-трифосфатный мостик, а также метилирование остатков рибозы двух первых нуклеотидов. Процесс кэпирования происходит во время синтеза молекулы пре-мРНК. Кэпирование защищает 5'-конец первичного транскрипта от действия рибонуклеаз, специфически разрезающих фосфодиэфирные связи в направлении 5’→3'.^[1]^:221

Функции кэпа и связанных с ним белков:

участие в сплайсинге;
участие в процессинге 3'-конца мРНК;
экспорт мРНК из ядра;
защита 5'-конца транскрипта от экзонуклеаз;
участие в инициации трансляции.

ПолиаденилированиеПравить

Фермент поли(А)-полимераза присоединяет 3'-концу транскрипта от 100 до 200 остатков адениловой кислоты. Полиаденилирование осуществляется при наличии сигнальной последовательности 5'- AAUAAA-3' на 3'-конце транскрипта, за которой следует 5'-CA-3'. Вторая последовательность является сайтом разрезания^[1]^:225.

СплайсингПравить

После полиаденилирования мРНК подвергается сплайсингу, в ходе которого удаляются интроны (участки, которые не кодируют белки), а экзоны (участки, кодирующие белки) сшиваются и образуют единую молекулу^[2]. Сплайсинг катализируется крупным нуклеопротеидным комплексом — сплайсосомой, состоящей из белков и малых ядерных РНК. Многие пре-мРНК могут быть подвергнуты сплайсингу разными путями, при этом образуются разные зрелые мРНК, кодирующие разные последовательности аминокислот (альтернативный сплайсинг).

РедактированиеПравить

Редактирование РНК — изменение содержащейся в молекуле РНК информации путём химической модификации оснований.

МетилированиеПравить

мРНК эукариот подвергаются посттранскрипционному метилированию. То есть сметению (метилированию) наружу ингибиторного гена. Наиболее распространённой модификацией является метилирование остатков аденина по положению N⁶ с образованием N⁶-метиладенозина (m⁶A). Ферменты N⁶-аденозинметилтрансферазы осуществляют этот процесс. Они распознают остатки аденина в консенсусных последовательностях GAC (70 % случаев) и AAC (30 % случаев). Соответствующие деметилазы ингибируют обратный процесс деметилирования. Учитывая обратимость и динамичность процесса метилирования мРНК, а также повышенную концентрацию m⁶A в длинных экзонах и вокруг стоп-кодонов, предполагают, что метилирование мРНК выполняет регуляторную функцию^[3].

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² Hames, David & Hooper, Nigel (2006), Instant Notes Biochemistry (3 ed.), Leeds: Taylor and Francis, ISBN 0-415-36778-6
↑ Lodish H. F., Berk A., Kaiser C., Krieger M., Scott M. P., Bretscher A., Ploegh H., Matsudaira P. T. Chapter 8: Post-transcriptional Gene Control // Molecular Cell .Biology (неопр.). — San Francisco: WH Freeman (англ.) (рус., 2007. — ISBN 0-7167-7601-4.
↑ Wang X., Lu Z., Gomez A., Hon G. C., Yue Y., Han D., Fu Y., Parisien M., Dai Q., Jia G., Ren B., Pan T., He C. N⁶-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability (англ.) // Nature. — 2014. — Vol. 505, iss. 7481. — P. 117—120. — doi:10.1038/nature12730. — PMID 24284625.

[Hooper-1] ¹ ² Hames, David & Hooper, Nigel (2006), Instant Notes Biochemistry (3 ed.), Leeds: Taylor and Francis, ISBN 0-415-36778-6

[Lodish_2007-2] Lodish H. F., Berk A., Kaiser C., Krieger M., Scott M. P., Bretscher A., Ploegh H., Matsudaira P. T. Chapter 8: Post-transcriptional Gene Control // Molecular Cell .Biology (неопр.). — San Francisco: WH Freeman (англ.) (рус., 2007. — ISBN 0-7167-7601-4.

[Wang2014-3] Wang X., Lu Z., Gomez A., Hon G. C., Yue Y., Han D., Fu Y., Parisien M., Dai Q., Jia G., Ren B., Pan T., He C. N⁶-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability (англ.) // Nature. — 2014. — Vol. 505, iss. 7481. — P. 117—120. — doi:10.1038/nature12730. — PMID 24284625.

[1]

[2]

[3]