Fem-prime hette - Five-prime cap
I molekylærbiologi er fem-prime hetten ( 5 ′ hetten ) et spesielt endret nukleotid på 5 ′ enden av noen primære transkripsjoner som forløper-messenger RNA . Denne prosessen, kjent som mRNA-capping , er sterkt regulert og viktig i etableringen av stabilt og modent messenger-RNA som er i stand til å gjennomgå oversettelse under proteinsyntese . Mitokondrie- mRNA og kloroplastisk mRNA er ikke begrenset.
Struktur
I eukaryoter består 5'- hetten (cap-0), funnet på 5'-enden av et mRNA-molekyl, av et guaninnukleotid koblet til mRNA via en uvanlig 5 'til 5' trifosfatbinding . Dette guanosin er metylert på 7-posisjonen direkte etter capping in vivo ved en metyltransferase . Det er referert til som en 7-metylguanylathette , forkortet m 7 G.
I flercellede eukaryoter og noen virus eksisterer ytterligere modifikasjoner, inkludert metylering av 2'-hydroksygruppene i de første 2 ribosesukkerne i 5'-enden av mRNA. cap-1 har en metylert 2'-hydroksygruppe på det første ribosesukkeret, mens cap-2 har metylert 2'-hydroksygrupper på de to første ribosesukkerne, vist til høyre. 5'-hetten er kjemisk lik 3'-enden av et RNA-molekyl (5'-karbonet i capsen ribose er bundet og 3'-ubundet). Dette gir betydelig motstand mot 5 ' exonukleaser .
Små kjernefysiske RNA inneholder unike 5′-caps. Sm-klasse snRNAs er funnet med 5'-trimetylguanosinhetter, mens Lsm-klasse snRNAs finnes med 5'-monometylfosfathetter.
I bakterier , og eventuelt også i høyere organismer, noe RNA er kapslet med NAD + , NADH , eller 3'-dephospho-koenzym A .
I alle organismer kan mRNA-molekyler kappes av i en prosess kjent som messenger RNA decapping .
Capping prosess
Utgangspunktet for kapping med 7-metylguanylat er den uendrede 5'-enden av et RNA-molekyl, som slutter ved en trifosfatgruppe. Dette har et endelig nukleotid etterfulgt av tre fosfatgrupper festet til 5'-karbonet. Capping-prosessen startes før transkripsjonen er ferdig, da det begynnende pre-mRNA blir syntetisert.
- En av de terminale fosfatgruppene fjernes av RNA-trifosfatase , og etterlater en bisfosfatgruppe (dvs. 5 '(ppN) [pN] n );
- GTP tilsettes det terminale bisfosfatet av mRNA guanylyltransferase , og taper et pyrofosfat fra GTP-substratet i prosessen. Dette resulterer i 5′ – 5 ′ trifosfatbinding, og produserer 5 ′ (Gp) (ppN) [pN] n ;
- 7-nitrogenet av guanin metyleres med mRNA (guanine- N 7 -) - metyltransferase , med S -adenosyl- L -metionin ble demetylert til å produsere S -adenosyl- L -homocysteine , noe som resulterer i 5 '(m7Gp) (PPN) [pN] n (cap-0);
- Cap-tilstøtende modifikasjoner kan forekomme, vanligvis til de første og andre nukleotidene, og produserer opptil 5 '(m7Gp) (ppN *) (pN *) [pN] n (cap-1 og cap-2);
- Hvis den nærmeste cap-tilstøtende nukleotid er 2'- O -ribose metyl-adenosin (dvs. 5 '(m7Gp) (ppAm) [pN] n ), kan man videre metylert i N6- methyl stilling for å danne N 6 -methyladenosine , resulterende i 5 '(m7Gp) (ppm6Am) [pN] n .
Mekanismen for å kappe med NAD + , NADH eller 3′-dephospho-koenzym A er forskjellig. Capping med NAD + , NADH eller 3'-defosfo-koenzym A oppnås gjennom en "ab initio capping-mekanisme", der NAD + , NADH eller 3'-desfosfokoenzym A tjener som et "ikke-kanonisk initierende nukleotid "(NCIN) for transkripsjonsinitiering av RNA-polymerase og inkorporeres derved direkte i RNA-produktet. Både bakteriell RNA-polymerase og eukaryot RNA-polymerase II er i stand til å utføre denne "ab initio capping-mekanismen".
Rettet mot
For capping med 7-metylguanylat binder capping enzymkomplekset (CEC) seg til RNA polymerase II før transkripsjon starter. Så snart 5'-enden av det nye transkripsjonen kommer fra RNA-polymerase II, utfører CEC avskjermingsprosessen (denne typen mekanisme sørger for kapping, som med polyadenylering ). Enzymer for kapping kan bare binde seg til RNA-polymerase II , og sikre spesifisitet til bare disse transkripsjonene, som nesten utelukkende er mRNA.
Capping med NAD + , NADH eller 3'-defosfo-koenzym A er målrettet av promotorsekvensen . Capping med NAD +, NADH eller 3'-dephospho-coenzym A forekommer bare hos promotorer som har visse sekvenser ved og umiddelbart oppstrøms transkripsjonsstartstedet og forekommer derfor bare for RNAer syntetisert fra visse promotere.
Funksjon
5 'hetten har fire hovedfunksjoner:
- Regulering av atomeksport;
- Forebygging av nedbrytning ved eksonukleaser ;
- Fremme av oversettelse (se ribosom og oversettelse );
- Fremme av 5 ′ proksimal introneksisjon.
Atomeksport av RNA reguleres av cap binding binding complex (CBC), som binder utelukkende til 7-metylguanylat-avkortet RNA. CBC blir deretter gjenkjent av kjernefysisk porekompleks og eksportert. En gang i cytoplasmaet etter pionerrunden for oversettelse, blir CBC erstattet av oversettelsesfaktorene eIF4E og eIF4G for eIF4F- komplekset. Dette komplekset blir deretter gjenkjent av andre oversettelsesinitieringsmaskiner inkludert ribosomet.
Capping med 7-metylguanylat forhindrer 5 'nedbrytning på to måter. For det første forhindres nedbrytning av mRNA med 5'-exonukleaser (som nevnt ovenfor) ved funksjonelt å se ut som en 3'-ende. For det andre blokkerer CBC og eIF4E / eIF4G tilgangen til avtakende enzymer til hetten. Dette øker halveringstiden til mRNA, viktig i eukaryoter ettersom eksport- og oversettelsesprosessene tar betydelig tid.
Avkapping av et 7-metylguanylat-avkortet mRNA katalyseres av avkoplingskomplekset som består av minst Dcp1 og Dcp2, som må konkurrere med eIF4E for å binde hetten. Dermed er 7-metylguanylat-hetten en markør for et aktivt translaterende mRNA og brukes av celler for å regulere mRNA-halveringstider som svar på nye stimuli. Uønskede mRNAer sendes til P-organer for midlertidig lagring eller avkapping, hvor detaljene fremdeles blir løst.
Mekanismen for 5 'proksimal intron eksisjon promotering er ikke godt forstått, men 7-metylguanylat hetten ser ut til å løpe rundt og samhandle med spliceosome i skjøtingsprosessen, og fremmer intron eksisjon.
Se også
Referanser
Eksterne linker
- "RNA Caps" . PubMed medisinsk fagoverskrift (MeSH) . National Institutes of Health.