Użyte obrazki: 11-3, 12-2, 12-38, 12-39, 12-40, 12-41ab, 12-42, 12-5, 12-43, 12-44, 12-45ab
U Eukaryota występują 4 rodzaje rRNA.
Powstają jako pre-rRNA, które dalej podlegają procesowaniu.
Mogą występować jako pojedyncze geny, lub też jako systemy genów.
Różnicami pomiędzy Eucaryota i Procaryota to występowanie intronów u tych 1.
rRNA i introny
introny występują rzadko.
Są one klasyfikowane, jako introny gr. I. Występują nie tylko w pre-rRNA, ale w genach mitochondrialnych i chloroplastach. Czasami w bakteriach też można te introny znaleźć.
Procesowanie
Znowu mamy do czynienia z 2 reakcjami transestryfikacji. Przebiegają one jednak inaczej niż u GU-AG.
1 reakcja – przy udziale reszty nukleotydu, która nie występuje w strukturze intronu.
Albo jest to guanozyna, albo mono-, di-, trifosforan guanozyny.
3’-OH grupa tego kofaktora bierze udział.
2 reakcja – 3’-OH z egzonu, 2 miejsce składania, tworzy się wiązanie fosfodiestrowe między 2 egzonami i jednocześnie jest odłączana sekwencja intronowa.
Intron wycięty jest liniowy, ulega później cyrkularyzacji, która poprzedza degradację.
Ten typ splajsingu to mechanizm autokatalityczny.
Rybozy jest enzymem, który katalizuje własny splajsing.
tRNA i introny
Są dość powszechne u wyższych eukariotów.
U ludzi 6% tRNA zawiera introny.
Mają one zmienną długość i znajdują się w jednym miejscu.
Jest inny mechanizm niż transestryfikacja, która tutaj po prostu nie występuje.
Mechanizm wykorzystuje działanie dużego kompleksu białkowego o 4 podjednostkach zwany endonukleazą.
1 podjednostka – miejsce rozpoznania sekwencji intronu.
2 podjednostka – rybonukleaza – wycina intron w reakcji hydrolizy
Produktem jest fosforan cykliczny, gdzie końce 2’ i 3’ nukleotydu są spięte fosforanem.
3 podjednostka – fosfodiesteraza – rozcina resztę fosforanową fosforanu cyklicznego.
Dalej działa kinaza – fosforyluje 5’-OH.
4 podjednostka – reakcja ligacji. Ostatecznie powstaje tRNA.
„ po co? Nie wiem. I nikt nie wie”
Modyfikacje chemiczne
Modyfikacje są nakierowywane przez struktury tRNA.
Modyfikacje nie SA przypadkowe i dotyczą zawsze tych samych sekwencji.
Modyfikacje zależą od krótkich cząsteczek RNA – snoRNA ( małe jąderkowe RNA – 70-100 nukleotydów)
Są one zlokalizowane w jąderku.
snoRNA rozpoznaje sekwencje, które mają podlegać modyfikacjom poprzez oddziaływania komplementarne.
Dbox – Kaseta D – krótki fragment snoRNA niekomplementarny.
W 5 pozycji znajduje się reszta C, która podlega metylacji.
Podobnym mechanizmem jest mechanizm pseudourydynylacji.
Tu jednak nie występują kasety D.
Dla każdej modyfikacji jest osobny, specyficzny snoRNA.
Genów kodujących snoRNA jest mało, więc informacje o snoRNA nie znajduje się w genach.
snoRNA występuje często w sekwencjach intronowych.
L1 – intron 3 – powstaje podczas splajsingu, intron, który podlega modyfikacjom zostaje wycięty i powstaje białko U16-snoRNA.
Redagowanie RNA
Redagowanie transkryptu oligoproteiny B.
Powstaje białko z tego transkryptu składające się z 4563 aminokwasów.
Wybrana reszta C podlega deaminacji i powstaje U.
Redagowanie powoduje, że jedna (pierwotna) informacja genetyczna może dawać różne produkty.
A => inozyna
Przeprowadzają białka ADAR – deaminazy adenozyny działające na RNA.
Modyfikacje przez ADAR dotyczą również intronów jeszcze przed ich wycięciem.
Intensywna deaminacja – cząsteczka docelowa ulega deaminacji w szerokim zakresie – najczęściej zachodzi w wirusowym RNA.
Redagowanie na dużą skalę (pan-editing)
Nukleotydy są dobudowywane do istniejących cząsteczek, aby powstały cząsteczki funkcjonalne.
Kryptogeny – nie dają finalnego produktu, brak jest kilku nukleotydów, które są poczebne, aby powstał transkrypt funkcjonalny.
Zachodzi przy udziale krótkich fragmentów cząsteczek RNA – naprowadzających RNA (guide RNA), są komplementarne do tych, co podlegają pan-editing i wyznaczają one miejsce przyłączania.
Podobnie jest u wirusowych RNA – jednak nie ma sekwencji naprowadzających.
Poprzez powstawianie reszt – produkują one różne ramki odczytu, które mogą dawać różne produkty białkowe.
Redagowanie przez poliadenylację
Sekwencje U lub UA.
Optymalne wykorzystanie informacji genetycznej. Jest w mitochondrium.
Muszą być dodane reszty A, żeby powstał kodon STOP.
Degradacja RNA – eukaryota
Szlaków degradacji jest wiele.
Zależy od kompleksu białkowego – egzosomu – kompleks, który degraduje eukariotyczne RNA od 3’ do 5’. Zawiera nukleazy pokrewne do tych, co są w bakteryjnym degradosomie.
Usuwanie czapeczki zależne od degradacji ogona Poli A.
Po usunięciu łańcucha Poli A, usuwana jest czapeczka (enzym DCP1). Daje cząsteczka RNA, która będzie degradowana. Ta cząsteczka jest hydrolizowana od 5’ końca.
Proces degradacji zależy od usunięcia cząsteczki, która jest krytycznym momentem.
Elementy niestabilności – ich obecność i aktywność powoduje, że transkrypt jest szybko degradowany.
Rozpad RNA zależny od kodonu nonsensowego (NMD-nonsense-mediated RNA decay)
Kodony nonsensu (stop) powodują powstanie skróconych produktów białkowych.
System NMD rozpoznaje niewłaściwe kodony stopu i przeznacza je do degradacji.
Wyznacznikiem niewłaściwości kodonu stopu jest jego położenie.