Полиаденилирование
Одним из обязательных этапов созревания предшественников эукариотических мРНК, синтезированных в ядре, является процессинг их 3'-концевых последовательностей. Полиаденилирование тесно сопряжено с присоединением кэп-группы. Вначале от предшественника специфически отщепляется избыточная 3'-концевая некодирующая последовательность. После этого поли(А)-полимераза катализирует синтез поли(А)-последовательности из остатков AMP на новом 3'-конце РНК
РНК + nATP РНК(А)n + nPPi
Образуется поли(А)-фрагмент размером от 80 до 200 нуклеотидов, называемый также поли(А)-хвостом. Поли(А)-хвост определяет стабильность мРНК и время ее жизни в клетке. У эукариот он может способствовать выходу мРНК из ядра в цитоплазму, а также участвует в регуляции трансляции. Не подвергаются полиаденилированию гистоновые мРНК животных и мРНК некоторых вирусов, а также U-мяРНК, которые также являются транскриптами РНК-полимеразы II.
Полиаденилирование РНК обнаружено и у бактерий. Поли(А)-фрагмент мРНК у прокариот участвует в регуляции репликации бактериальных плазмид (через полиаденилирование антисмысловых РНК), оказывает дестабилизирующее действие на мРНК, а также влияет на ее трансляцию.
11.1.3. Сплайсинг
Структура многие генов эукариот, состоящих из экзонов – кодирующих участков и интронов – некодирующих участков, предполагает функционирование механизма распознавания в предшественниках РНК интронов и их удаления. Совокупность реакций, происходяших при точном вырезании различных по длине внутренних участков интронов и сшивании оставшихся экзонов, несущих смысловую нагрузку для кодируемого белка, называется сплайсингом (от англ. splice – соединять концами). Этот процесс происходит в ядрах эукариот сразу после завершения синтеза пре-РНК.
Сплайсинг проходит либо при участии специальных ферментов, либо вследствие наличия в составе интронов особых последовательностей, катализирующих расщепление цепи РНК в определенных точках. Здесь проявляется способность самих молекул РНК выступать в качестве катализаторов расщепления рибонуклетидных цепей.
В сплайсинге участвуют малые ядерные РНК (мяРНК) и многочисленные белки, составляющие рибонуклеопротеиновые частицы (мяРНП, snRNP). Выделено и охарактеризовано 5 групп богатых уридином мяРНК млекопитающих, соответственно обозначаемых U1, U2, U4, U5 и U6, размерами от 100 до 200 нуклеотидов. Транскрипция U1–U5 мяРНК осуществляется РНК-полимеразой II, а U6 – РНК полимеразой III. Комплексы мяРНП образуют с гяРНК на стыках интронов и экзонов сплайсосому – функциональный комплекс, координирующий весь процесс сплайсинга. U1 связываются с 5'-сайтом; U2 – с бранч-сайтом и U6. U4 ингибирует U6, инактивируя сплайсосому. U5 связывает U1 и U2 при образовании “лассо”. При активации U6 U1 перемещается и связывает U2. U2–U6 формируют активный каталитический комплекс.
Предполагают, что мяРНК соединяются с обоими концами интрона, способствуя формированию специфической конформации, необходимой для узнавания ее участвующими в процессе ферментами. Сплайсируемая пре-мРНК принимает петлеобразную структуру, концы двух экзонов сближаются. В результате разрыва фосфодиэфирной связи между экзоном 1 и интроном высвобождается 5'-конец интрона и атакует 5'-конец экзона 2 в 3'-сайте сплайсинга. Происходит высвобождение 3'-конца интрона, одновременно в интроне образуется новая связь, которая придает ему форму петли. В результате интрон освобождается, а два кодирующих экзона соединяются.
Однако не все интроны для своего удаления требуют функционирования такого сложного аппарата. В частности, интроны предшественников тРНК у эукариот удаляются с участием более простого набора ферментов, а для вырезания некоторых интронов не требуется никаких дополнительных компонентов, кроме самих предшественников РНК. Некоторые РНК осуществляют посттранскрипционный процессинг, катализируя аутосплайсинг, т.е. сами участвуют в разрезании и удалении интронов. Каталитические РНК, выступающие в качестве фермента, называют рибозимами. Эти РНК наделены как информационной, так и каталитической функцией. Рибозимы участвуют в двух типах реакций: в гидролизе фосфодиэфирной связи и в реакциях трансэтерификации. В качестве субстрата для рибозимов могут служить, помимо собственной пре-РНК, и другие молекулы РНК. Аутосплайсинг происходит у пре-рРНК простейших, ряда пре-мРНК митохондрий низших грибов и некоторых других пре-РНК, у которых интроны содержат консервативные последовательности, что обусловливает образование определенных вторичной и третичной структур. Установлено, что при удалении ряда интронов митохондриальных пре-мРНК у низших грибов принимают участие особые белки – матуразы, которые кодируются частично интронами, частично экзонами.
Сплайсингу подвергаются не только пре-мРНК, но и предшественники некоторых транспортных и рибосомных РНК (соответственно пре-т РНК и пре-рРНК).
Для ряда генов выявлены примеры неоднозначного протекания сплайсинга. В результате альтернативного сплайсинга при экспрессии одного гена возможно появление нескольких продуктов.
Достарыңызбен бөлісу: |
