Modifikasjon etter transkripsjon - Post-transcriptional modification
Modifikasjon etter transkripsjon eller ko-transkripsjon er et sett med biologiske prosesser som er vanlige for de fleste eukaryote celler, ved hvilke et primært RNA- transkripsjon blir kjemisk endret etter transkripsjon fra et gen for å produsere et modent, funksjonelt RNA-molekyl som deretter kan forlate kjernen og utføre noen av en rekke forskjellige funksjoner i cellen. Det er mange typer endringer etter transkripsjon oppnådd gjennom en mangfoldig klasse av molekylære mekanismer.
Et eksempel er konvertering av forløpsmessige RNA- transkripsjoner til modent messenger-RNA som senere er i stand til å bli oversatt til protein . Denne prosessen inkluderer tre hovedtrinn som betydelig endrer den kjemiske strukturen til RNA-molekylet: tilsetning av en 5'-hette , tilsetning av en 3'- polyadenylert hale og RNA-spleising . Slik behandling er avgjørende for riktig oversettelse av eukaryote genomer fordi den opprinnelige forløper-mRNA produsert ved transkripsjon ofte inneholder både eksoner (kodende sekvenser) og introner (ikke-kodende sekvenser); skjøting fjerner intronene og kobler eksonene direkte, mens hetten og halen letter transporten av mRNA til et ribosom og beskytter den mot molekylær nedbrytning.
Modifikasjoner etter transkripsjon kan også forekomme under behandlingen av andre transkripsjoner som til slutt blir overførings-RNA , ribosomalt RNA eller noen av de andre typer RNA som brukes av cellen.
mRNA prosessering
|
Pre-mRNA-molekylet gjennomgår tre hovedendringer. Disse modifikasjonene er 5'-capping , 3'- polyadenylering og RNA-spleising , som forekommer i cellekjernen før RNA blir oversatt .
5 'prosessering
Capping
Capping av pre-mRNA innebærer tilsetning av 7-metylguanosin (m 7 G) til 5'- enden. For å oppnå dette krever terminal 5'-fosfat fjerning, noe som gjøres ved hjelp av et fosfataseenzym . Enzymet guanosyltransferase katalyserer deretter reaksjonen, som produserer difosfat 5'- enden. Difosfat 5'-enden angriper alfa-fosforatomet i et GTP- molekyl for å tilsette guaninresten i en 5'5 'trifosfatbinding. Enzymet (guanine- N 7 -) - metyltransferase ( "cap MTAse") overfører en metylgruppe fra S-adenosylmetionin til guanin ringen. Denne typen hette, med bare (m 7 G) i posisjon, kalles en cap 0-struktur. Den ribose av den tilstøtende nukleotid kan også metylert til dannelse av et lokk 1. Metylering av nukleotider nedstrøms for RNA-molekyl produsere dekselet 2, hetten 3 strukturer og så videre. I disse tilfellene tilsettes metylgruppene til 2'OH-gruppene i ribosesukkeret. Hetten beskytter 5'- enden av den primære RNA-transkripsjonen mot angrep av ribonukleaser som har spesifisitet til 3'5 ' fosfodiesterbindinger .
3 'prosessering
Spaltning og polyadenylering
Pre-mRNA-prosessering ved 3'-enden av RNA-molekylet involverer spaltning av dens 3'-ende og deretter tilsetning av ca. 250 adeninrester for å danne en poly (A) hale . Spaltings- og adenyleringsreaksjonene oppstår primært hvis en polyadenyleringssignalsekvens (5'- AAUAAA-3 ') er lokalisert nær 3'-enden av pre-mRNA-molekylet, som følges av en annen sekvens, som vanligvis er (5'-CA -3 ') og er stedet for spalting. En GU-rik sekvens er også vanligvis til stede lenger nedstrøms på pre-mRNA-molekylet. Mer nylig er det blitt demonstrert at alternative signalsekvenser slik som UGUA oppstrøms av spaltingsstedet også kan lede spalting og polyadenylering i fravær av AAUAAA-signalet. Det er viktig å forstå at disse to signalene ikke er gjensidig uavhengige og ofte eksisterer sammen. Etter syntesen av sekvenselementer, flere multi-subenhet -proteiner blir overført til den RNA-molekyl. Overføringen av disse sekvensspesifikke bindingsproteiner spalting og polyadenyleringsspesifisitetsfaktor (CPSF), spaltningsfaktor I (CF I) og spaltningsstimuleringsfaktor (CStF) skjer fra RNA Polymerase II . De tre faktorene binder seg til sekvenselementene. AAUAAA-signalet er direkte bundet av CPSF. For UGUA-avhengige prosesseringssteder gjøres binding av multiproteinkomplekset av Cleavage Factor I (CF I). Det resulterende dannede proteinkompleks inneholder ytterligere spaltningsfaktorer og enzymet Polyadenylate Polymerase (PAP). Dette komplekset spalter RNA mellom polyadenyleringssekvensen og den GU-rike sekvensen ved spaltingsstedet markert med (5'-CA-3 ') sekvensene. Poly (A) polymerase tilfører deretter ca. 200 adeninenheter til den nye 3'-enden av RNA-molekylet ved bruk av ATP som forløper. Når poly (A) halen er syntetisert, binder den flere kopier av poly (A) -bindende protein , som beskytter 3'-enden fra ribonuklease-fordøyelse av enzymer inkludert CCR4-Not- komplekset.
Introns Splicing
RNA-spleising er prosessen der introner , regioner av RNA som ikke koder for proteiner, fjernes fra pre-mRNA og de gjenværende eksonene kobles til å danne et enkelt kontinuerlig molekyl. Eksoner er seksjoner av mRNA som blir "uttrykt" eller oversatt til et protein. De er de kodende delene av et mRNA-molekyl. Selv om de fleste RNA-spleising skjer etter fullstendig syntese og endedeksel av pre-mRNA, kan transkripsjoner med mange eksoner spleises ko-transkripsjonelt. Spleisningsreaksjonen katalyseres av et stort proteinkompleks kalt spliceosome samlet fra proteiner og små kjernefysiske RNA- molekyler som gjenkjenner skjøtesteder i pre-mRNA-sekvensen. Mange pre-mRNAer, inkludert de som koder for antistoffer , kan spleises på flere måter for å produsere forskjellige modne mRNAer som koder for forskjellige proteinsekvenser . Denne prosessen er kjent som alternativ spleising , og tillater produksjon av et stort utvalg av proteiner fra en begrenset mengde DNA.
Histone mRNA prosessering
Histoner H2A, H2B, H3 og H4 danner kjernen til et nukleosom og kalles dermed kjernehistoner . Behandling av kjernehistoner gjøres annerledes fordi typisk histon-mRNA mangler flere trekk ved andre eukaryote mRNAer, som poly (A) -hale og introner. Dermed gjennomgår ikke slike mRNAs spleising, og deres 3'-prosessering gjøres uavhengig av de fleste spaltnings- og polyadenyleringsfaktorer. Kjernehiston-mRNA har en spesiell stam-sløyfestruktur ved 3-prime-enden som er gjenkjent av et stam-sløyfebindende protein og en nedstrøms sekvens, kalt histon nedstrøms element (HDE) som rekrutterer U7 snRNA . Klyving og polyadenyleringsspesifisitetsfaktor 73 kutter mRNA mellom stammesløyfe og HDE
Histonvarianter, slik som H2A.Z eller H3.3, har imidlertid introner og behandles som normale mRNAer inkludert spleising og polyadenylering.
Se også
Referanser
Videre lesning
- Post-Transcriptional + RNA + Modification at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)