Dojrzewanie mRNA

Dojrzewanie mRNA

Przekształcenie się pre-mRNA w matrycę do syntezy białka polega na szeregu etapów dojrzewania prowadzącej do ostatecznej formy cząsteczki mRNA. Niekodujące sekwencje intronowi zostają usunięte w procesie określanym jako splicing, co zapewnia ciągłość sekwencji kodujących i decyduje o tym, że mRNA jest dokładną matrycą do syntezy białka. Ponadto koniec 5' mRNA zostaje zmieniony przez przyłączenie zmodyfikowanego nukleozydu (tworzy się struktura określana jako czapeczka - ang. cap), a koniec 3' ulega modyfikacji polegającej na przyłączeniu ogona złożonego z nukleotydów adenylowych (do 250 reszt A) w procesie określanym jako poliadenylacja. RNA powstający z udziałem polimerazy RNA II występuje w jądrze jako populacja cząsteczek o różnej długości (co odzwierciedla różnice wielkości genów) i różnych stadiach dojrzewania, którą określa się jako heterogenny jądrowy RNA (hnRNA-ang. heterogeneus nuclear RNA). w Komórkach prokariotycznych mRNA nie ulega procesom dojrzewania, a jego translacja rozpoczyna się jeszcze przed zakończeniem się transkrypcji. Prokariotyczne geny normalnie nie zawierają intronów, splicing jest więc nie potrzebny. Splicing - Proces ten zachodzi w jądrze i polega na usunięciu z pre-mRNA intronowych sekwencji niekodujących, dając mRNA, w których sekwencje kodujące, odpowiadające eksonom, stanowią jeden nieprzerwany ciąg. Po splicingu dojrzały mRNA jest eksportowany do cytoplazmy, gdzie funkcjonuje jako matryca do syntezy białka. Splicing katalizuje grupa małych jądrowych rybonukleoprotein (snRNP -ang. smali nuclear ribonudeoproteons). Składają się one z małych jądrowych RNA (snRNA) bogatych w U (U RNA), skompleksowanych z białkami. Istnieje wiele różnych cząsteczek snRNP, ale najliczniej występują Ul, U2, U3, U4, U5, i U6, które katalizują reakcje splicingu. Blokowanie końca 5' - Końce 5' eukariotycznych mRNA podlegają zmianie określanej jako synteza czapeczki, polegającej na przyłączeniu zmodyfikowanego nukleozydu - 7-metyloguanozyny. Czapeczka jest przyłączana do pre-mRNA przez enzym guanylotransferazę, który łączy GTP z pierwszym nukleotydem mRNA poprzez nietypowe wiązanie 5' >5' trifosforanowe. Następnie enzym określany jako metylotransferaza, łączy grupę -CH3 z azotem 7 pierścienia guaniny oraz zwykle także z grupami 2' hydroksylowymi reszt rybozy następnych dwóch nukleotydów. Blokowanie końca 5' przez czapeczkę chroni mRNA przed ich degradacją przez endonukleazy w cytoplazmie oraz stanowi sygnał umożliwiający rozpoznanie przez rybosom początku cząsteczki mRNA.

pre-mRNA

AG

3'

I

atak grupy hydroksylowej

I

likwidacja

rozgałęzienia.

degradacja

mRNA po wycięciu intronu

Rysunek 9.15 Ogólny schemat składania mRNA

Cięcie w miejscu wycinania intronu po stronie 5' zaf>oczątkowuje grupa hydroksylowa przyłączona do węgla 2' nukleotydu adenozynowego w obrębie sekwencji intronu. Prowadzi to do powstania struktury lassa. Następnie grupa 3'-OH poprzedzającego eksonu indukuje cięcie w miejscu wycinania intronu po stronie 3'. Umożliwia to połączenie dwóch eksonów poprzez ligację, a uwolniony mtron ulega degradacji po uprzedniej likwidacji rozgałęzienia.