Обзор процессинга мРНК у эукариот скачать в хорошем качестве

Обзор процессинга мРНК у эукариот

Посттранскрипционная модификация или котранскрипционная модификация — это набор биологических процессов, общих для большинства эукариотических клеток, посредством которых первичный транскрипт РНК химически изменяется после транскрипции с гена, образуя зрелую функциональную молекулу РНК, которая затем может покинуть ядро ​​и выполнять любую из множества различных функций в клетке. Существует множество типов посттранскрипционных модификаций, достигаемых посредством разнообразного класса молекулярных механизмов. Возможно, наиболее ярким примером является преобразование транскриптов предшественников матричной РНК в зрелую матричную РНК, которая впоследствии способна транслироваться в белок. Этот процесс включает три основных этапа, которые существенно изменяют химическую структуру молекулы РНК: добавление 5'-кэпа, добавление 3'-полиаденилированного хвоста и сплайсинг РНК. Такая обработка жизненно важна для корректной трансляции эукариотических геномов, поскольку исходная предшественник мРНК, полученная в результате транскрипции, часто содержит как экзоны (кодирующие последовательности), так и интроны (некодирующие последовательности); Сплайсинг удаляет интроны и напрямую связывает экзоны, в то время как кэп и хвост облегчают транспорт мРНК к рибосоме и защищают её от молекулярной деградации. Кэпирование пре-мРНК включает добавление 7-метилгуанозина (m7G) к 5'-концу. Для этого необходимо удалить терминальный 5'-фосфат, что осуществляется с помощью фермента фосфатазы. Фермент гуанозилтрансфераза затем катализирует реакцию, в результате которой образуется дифосфатный 5'-конец. Дифосфатный 5'-конец затем атакует альфа-атом фосфора молекулы GTP, чтобы добавить остаток гуанина в 5'5'-трифосфатную связь. Фермент (гуанин-N7-)-метилтрансфераза («кэп-МТаза») переносит метильную группу с S-аденозилметионина на гуаниновое кольцо.[5] Этот тип кэпа, в котором находится только (m7G), называется структурой кэпа 0. Рибоза соседнего нуклеотида также может быть метилирована с образованием кэпа 1. Метилирование нуклеотидов ниже по течению от молекулы РНК приводит к образованию кэпа 2, кэпа 3 и так далее. В этих случаях метильные группы добавляются к 2'-ОН группам рибозного сахара. Кэп защищает 5'-конец первичного РНК-транскрипта от атаки рибонуклеаз, специфичных к 3'5'-фосфодиэфирным связям. Процессинг пре-мРНК на 3'-конце молекулы РНК включает расщепление её 3'-конца и последующее добавление около 250 остатков аденина с образованием поли(А)-хвоста. Реакции расщепления и аденилирования происходят преимущественно в том случае, если сигнальная последовательность полиаденилирования (5'-AAUAAA-3') расположена вблизи 3'-конца молекулы пре-мРНК, за которой следует другая последовательность, обычно (5'-CA-3'), которая является местом расщепления. Богатая GU последовательность также обычно присутствует далее по течению от молекулы пре-мРНК. Недавно было продемонстрировано, что альтернативные сигнальные последовательности, такие как UGUA, расположенные выше по течению от 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. Перенос этих специфичных для последовательности белков: фактора специфичности расщепления и полиаденилирования (CPSF), фактора расщепления I (CF I) и фактора стимуляции расщепления (CStF) — осуществляется РНК-полимеразой II. Эти три фактора связываются с элементами последовательности. Сигнал AAUAAA напрямую связывается с CPSF. Сплайсинг РНК — это процесс, посредством которого интроны, области РНК, не кодирующие белки, удаляются из пре-мРНК, а оставшиеся экзоны соединяются, образуя единую непрерывную молекулу. Экзоны – это участки мРНК, которые «экспрессируются» или транслируются в белок. Они представляют собой кодирующие части молекулы мРНК.[7] Хотя большая часть сплайсинга РНК происходит после полного синтеза и концевой фиксации пре-мРНК, транскрипты с большим количеством экзонов могут быть сплайсингованы ко-транскрипционно.[8] Реакция сплайсинга катализируется большим белковым комплексом, называемым сплайсосомой, собранным из белков и небольших молекул ядерной РНК, которые распознают сайты сплайсинга в последовательности пре-мРНК. Многие пре-мРНК, включая те, что кодируют антитела, могут быть сплайсированы различными способами с образованием различных зрелых мРНК, кодирующих различные белковые последовательности. Этот процесс известен как альтернативный сплайсинг и позволяет синтезировать большое разнообразие белков из ограниченного количества ДНК.