0000026 3

GENETYKA

Elongacja łańcucha mRNA przebiega zasadniczo podobnie jak u bakterii. Z kolei termi-nacja i sterujące nią czynniki są jeszcze słabo poznane i nie ma potrzeby ich tutaj omawiać.

U EUCARYOTA PIERWOTNY TR/\NSKRYPT NAJCZĘŚCIEJ NIE PRZYPOMINA mRNA

Już prawie 30 lal temu wiadomo było, że w jądrze komórkowym powstają duże, niestabilni cząsteczki RNA. Nazwano je heterogennym jądrowym RNA (hnRNA). Początkowo sądzono, że są to po prostu cząsteczki mRNA. ale ich mała trwałość, znacznie większe rozmiary wydawał się przeczyć związkowi hnRNA z mRNA. Sprawa wyjaśniła się dopiero, gdy poznano zjawiskt nieciągłości genów u Eucaryota. U organizmów tych zwykle odcinek DNA. zawierający pełną] informację o budowie danego polipeptydu. ma dwa rodzaje naprzemiennie ułożonych obsza-l rów:

a)    sekwencje kodujące, czyli egzony (cksony) — są to fragmenty niosące konkretną informację o budowie części białka:

b)    sekwencje niekodujące, czyli intronów — te fragmenty' DNA nie zawierają informacji budowie peptydu i najprawdopodobniej spełniają funkcje stabilizujące oraz kontrolne.

Ilość egzonów i intronów jest odmienna w różnych genach, zwykle jest ich kilka — kilkanaście. Co ciekawsze, łączna długość sekwencji intronowych może dość znacznie przekraczać długość egzonów. np. gen kodujący u ptaków białko jaja — owoalbuminę składa się z ok. 5850 pi nukleotydów w odcinkach nickodujących i zaledwie z ok. 1860 par w odcinkach kodujących.

GEN

heliks DNA

OBRÓBKA

POSTTRANSKR YPCYJNA EGZON EGZON

mRNA

EG7.0N j    i EGZON

pasmo kodujące    j INTRON

a ci rj tj rrrjTj'

o a a a a

pasmo matrycowe

EGZON INTRON i EGZON aata aa aa a a aa aa a hn-RNA

WYCINANIE '■ i    i WYCINANIE

I

EGZON a a o

Ryc 29 Ogólna zasada organizacji gena nieciągłego, jego transkrypcji oraz obróbki positranskryf>cyjncj (widać,\ ze ostateczny iranskrypi, czyli mRNA składa się z kopii egzonów).

UWAGA: Terminy: egzon i intron można odnosić zarówno do DNA, jak i do RNA.

Jeśli przeciętny gen ma budowę nieciągłą, powstają dwa zasadnicze pytania? — Jak wykluczyć nadmiarową (może zbędną) informację?

Możliwe tu są dwa podstawowe rozwiązania. Po pierwsze — polimeraza RNA przesuwa się po paśmie matrycowym, ale pomija introny i odcinki te nic ulegają transkrypcji. Innym sposobem jest kopiowanie całej jednostki transkrypcyjnej „jak leci”, a dopiero potem usuwanie z RNA intronów. Właśnie ta druga możliwość realizowana jest w jądrach komórkowych. Proces obróbki pierwotnego transkryptu nazywamy obróbką posttranskrypcyjną (por. Ryc. 29). Mechanizmy wycinania intronów z hnRNA i składania egzonów w jedną całość (mRNA) są jeszcze dość słabo poznane, wiadomo jednak, że ważną rolę pełnią tu autokatalityczne właściwości samego RNA (por. BIOLOGIA OGÓLNA). Zwróćmy więc tylko uwagę na jeden przykład tego, co daje ta procedura. Otóż wiadomo już, że w pewnych przypadkach istnieje możliwość wyboru kilku dróg składania egzonów w jedną całość (ang. splicintg). U szczurów egzony genu kodującego tropo-miozynę (por. ANATOMIA I .... ROZDZ: 2.3) są inaczej składane we włóknach mięśni poprzecznie prążkowanych niż we włóknach mięśni gładkich. W związku z tym powstają nieco różne mRNA. a więc ich białkowe produkty są także nieco odmienne.

Jaka jest rola tych odcinków DNA, które tworzą introny?

Hipotez jest mnóstwo, ale nasz poziom wiedzy na ten temat jest jeszcze na tyle niski, że trudno wyprowadzać poważne uogólnienia. Przyjmijmy więc enigmatycznie, że produkty transkrypcji intronów po wycięciu ich z hnRNA spełniają rolę regulacyjną w obróbce różnych cząsteczek RNA.

mRNA U EUCARYOTA JEST MODYFIKOWANY NA OBYDWU WOLNYCH KOŃCACH

Aby mRNA mógł zostać wykorzystany do translacji, zwykle musi jeszcze ulec obróbce, polegającej na dodaniu do końca 5’ tzw. czapeczki, a do końca 3’ kilkunastonuklcotydowej sekwencji zbudowanej z nuklcotydów adeninowych (tzw. poli A). Wprowadzenie tych zmian zabezpiecza cząsteczkę mRNA głównie przed atakami egzonuklcaz. Dzięki temu trwałość (stabilność) mRNA ulega zwiększeniu, a więc i szanse, że zostanie on efektywnie wykorzystany (tym niemniej ogólna stabilność mRNA jest niewielka, chociaż może wynosić od kilkunastu minut do wielu dni). Ponadto czapeczka umożliwia odpowiednie związanie mRNA z rybosomom. W tym kontekście trwałość mRNA u Trocaryota jest mniejsza, wynosi bowiem tylko kilka — kilkadziesiąt minut.

Ćwiczenie: Wykaż zasadnicze podobieństwa i różnice w transkrypcji u Pro- i Eucaryota (wyniki zestaw w tabeli).

Ostateczny efekt transkrypcji można przedstawić w bardzo prosty i schematyczny sposób:

5' AT AG ACAGT AGCTG A 3' _nNA 3’ TATCTGTCATCGACT 5'

I

5' AUAGACAGUAGCUGA 3’ mRNA

ć WAGA: Nic zapominaj, że wszystkie rodzaje tRNA powstają w procesie transkrypcji.

51