Modyfikacje rRNA
- metylacja grupy karboksylowej
- zamiana urydyny w pseudourydynę
Wszystkie cząsteczki rRNA podlegają modyfikacjom w tych samych pozycjach. Podobieństwo dotyczy nie tylko gatunków, ale Procaryota i Eukaryota.
Funckcja modyfikacji
Nie jest do końca jasna i poznana.
Wiadomo, że modyfikacje zachodzą w tych fragmentach rRNA, które są ważne w aktywności (np. miejsca istotne dla syntezy wiązań polipeptydowych w rybosomie)
Degadacja RNA
Oczywiście na przykładzie bakteryjnego RNA.
Jest ważna, ponieważ jest to jeden ze sposobów regulacji ekspresji genów. Można ją mierzyć, poprzez określenie okresu półtrwania RNA w komórce.
RNA bakteryjne są degradowane w ciągu minut.
Drożdże – 10-20 min
Ssaki – godziny/dni
RNaza E i RNaza 3 – endonukleazy, które biorą udział w degradacji
RNaza II (egzonukleaza 3’⟶5’) i PNPaza (endonukleaza, usuwa nukleotydy od 3’ końca)
Degradacja bakteryjnego RNA zachodzi od 3’ końca.
RNaza II i PNPaza mają problem, bo napotykają na strukturę spinki do włosów.
Więc najpierw działa RNaza E i RNaza II, które usuwają strukturę spinki.
Poliadenylacja – procesowanie eukariotycznego RNA.
RNaza E i PNPaza – znajdują się w kompleksie zwanym degradosomem, w którym znajduje się też helikaza RNA.
Synteza i procesowanie eukariotycznego RNA
Tu też pojawia się współzawodnictwo pomiędzy elongacją i terminacją.
Współzawodnictwo determinuje, czy synteza jest skuteczna, czy nie.
Najpierw formowany jest kompleks reinicjacyjny, który tworzony jest na promotorze rdzeniowym.
Jednym z elementów kończących powstawanie tego kompleksu jest fosforylacja C-końcowej sekwencji polimerazy II.
Proces elongacji nie zachodzi natychmiast.
Uwolnienie promotora – etap, kiedy kompleks reinicjacyjny przekształca się w kompleks, który rozpoczyna syntezę.
Kompleks opuszcza promotor – polimeraza opuszcza promotor i wytwarza transkrypt.
Są 2 zestawy czynników wpływających na rozpoczęcie transkrypcji.
Jeżeli wpływ negatywnych czynników przeważa nad czynnikami pozytywnymi, transkrypcja zatrzymuje się na odcinku ok. 30 nukleotydów.
Pomyślne opuszczenie promotora jest związane z powstaniem kapu.
Na czym polega modyfikacja związana z powstaniem kapu?
Jest to proces wieloetapowy, wszystkie produkty dotyczą 5’ końca.
Synteza biegnie, nie została przekroczona jeszcze granica 30 nukleotydów i już powstaje kap.
Koniec 5’ kończy się 3 resztami kwasu fosforowego.
Pierwszą reakcją jest reakcja między końcem, a GTP – katalizuje to transferaza guanylowa.
Powstaje wiązanie 5’-5’ pomiędzy resztami nukleotydowymi.
Dwie z reszt kwasu fosforanowego pochodzą z mRNA, a ta 3 z GTP.
Drugim etapem jest metylacja reszty G w pozycji 7 – katalizuje metylotransferaza guaninowa. Powstaje 7-metyloguanozyna.
Oba powyższe enzymy mają kontakt z domeną C-terminalną polimerazy. (Jakby powiedział to Orłowski, to dzwonią do siebie :D )
Wskazuje to na to, że oba te enzymy są integralnymi składnikami kompleksu transkrypcyjnego.
Taka struktura czapeczki (kapu), to czapeczka typu 0, która występuje głównie u drożdży.
U wyższych eukariotów zachodzi więcej modyfikacji.
2 metylacja – grupa 2’-OH w 2 nukleotydzie, jeśli jest to adenina to metylowana jest grupa NH2 i powstaje czapeczka typu 1.
Wszystkie transkrypty polimerazy II posiadają czapeczki.
Oznacza to, że nie tylko mRNA je posiadają, ale wszystkie transkrypty, np. snRNA.
Czapeczka ma duże znaczenie dla procesu elongacji, ale nie wiadomo pewnie jakie.
Elongacja
Różnice w długości tranksryptów:
Procaryota < kilka tysięcy par zasad, synteza jest szybka, na minutę dobudowywanych jest kilkaset nukleotydów
Eucaryota – czas syntezy to czas godzin, chociaż synteza jest szybsza, polimeraza II syntezuje 2000 nukleotydów/min. Czas jest dłuższ, bo jest więcej zasad i są introny.
W komórce eukariotycznej występują czynniki elongacyjne – białka, które w kompleksie z polimerazą pomagają jej transkrybować.
U ssaków jest około 13 czynników elongacyjnych.
Czynniki niektóre zapobiegają zatrzymaniu się polimerazy.
Mutacja w genie CSB, dokładniej jego inaktywacja (CSB jest jednym z czynników elongacyjnych) powoduje opóźnienie umysłowe
Mutacja w genie ELL – ostra białaczka szpikowa.
Polimeraza ma problem, bo musi radzić sobie z obecnością nukleosomów.
Czynniki elongacyjne pomagają polimerazie w modyfikacji struktury chromatyny.
U drożdży ważnym czynnikiem jest elongator, który modyfikuje strukturę chromatyny.
Poliadenylacja
Dotyczy 3’ końca transkryptu.
Większość eukariotycznego mRNA posiada na końcu 3’ ciąg reszt A (ogon Poli A)
Ciąg reszt A nie jest kodowany w DNA.
Ciągi Poli A są dodawane przez polimerazy RNA ( polimeraza Poli A), która jest niezależna od matrycy.
Miejscem rozpoczęcia poliadenylacji jest AAUAA – jest to sekwencja sygnałowa.
Sekwencja sygnałowa jest położona między -10, a -30.
Poliadenylacja zaczyna się zaraz za sekwencją CA.
Sekwencja sygnałowa nie jest miejscem, gdzie przyłączają się zasady A.
Dalej za CA jest region bogaty w GU.
Sekwencja sygnałowa i region GU, są rozpoznawane przez specjalne białka.
1 czynnikiem jest CPSF – czynnik specyficzności cięcia i poliadenylacji – rozpoznaje sekwencję sygnałową.
2 czynnik – CstF – czynnik stymulacji cięcia – rozpoznaje sekwencję GU
Z nimi musi się związać polimeraza.
Oprócz polimerazy jeszcze są 2 czynniki białkowe. Jeden to białko wiążące się z sekwencją Poli A.
Jego obecność wpływa na długość syntezowanego łańcucha.
Poliadenylacja biegnie po utworzeniu tego kompleksu. Najpierw odcinany jest fragment za CA.
To białko wiąże się dalej z powstającym ciągiem Poli A i ma za zadanie stabilizację tej struktury.
Poliadenylacja jest nieodłącznym elementem germinacji transkrypcji.
CPSF – oddziałuje z podstawowym czynnik transkrypcji – TFIID
CPSF jedzie na polimerazie do momentu pojawienia się sekwencji sygnałowej.
terminacja jest skorelowana z poliadenylacją.
Nie wszystkie transkrypty mRNA mają region Poli A.
Przykładem są transkrypty histonów.