200912041239

240

Rys. 7-17 Splidng RNA Jest katalizowany przez kompleks zbudowany z snRNP (na rysunku przedstawiono jo w formie barwnych Ml) oraz Innych białek (w większości nie uwidocznionych na rysunku), razem tworzących spllceosom. Spllceosom rozpoznaje sygnały uruchamiające spliclng cząsteczki pre-mRNA, łączy oba końce Intronu ze sobą I zapewnia aktywność enzymatyczną niezbędną do zajścia tych reakcji. Najpierw miejsce rozgałęzienia Jest rozpoznawane przez białko B8P (ang. branch-polnt-bindlng protein) i białko pomocnicze U2AF, Następnie B8PIU2AF są zastępowane przez U2 snRNP, która tworzy pary zasad z sekwencją miejsca rozgałęzienia, a Ul snRNP tworzy pary zasad z miejscem splfcingowym 5*. W tym momencie do spllceosomu dochodzi U4/U6-U5 snRNP.

W tej .potrójnej* snRNP, U4 I U6 snRNA są połączone ze sobą dzięki utworzonym parom zasad, natomiast U5 snRNP Jest z nimi luźno zasocjowana Następnie dochodzi do kilku rearanźacjł RNA-RNA, które rozdzielają pary zasad między U4 a U6 i umożliwiają zastąpienie Ul w miejscu splicingowym 5' przez U6 snRNP, Kolejne rearanżacje prowadzą cło powstania miejsca aktywnego spllceosomu i odpowiedniego ułożenia fragmentu pre-mRNA. co umazTrwia zajście reakcji splicingu. Kolorem czerwonym zaznaczono A — nukieotyd adeninowy ten sam co na rys. 7-15 i 7-16

Rozdział 7 Od DNA do białka

z ról snRNA zawartego w spllceosomle Jeit rozpoznanie I związanie się (dzięki komplementamolcl zasad) z sekwencjami nukleotydowymi stanowiącymi znaczniki początku I miejsca rozgałęzienia każdego intronu. Cząatki snRNP zbllżąją następnie obydwa końce intronu, co umożliwia zajście aplicingu. Kluczową rolę w splicingu odgrywają snRNP, aJe konieczne są takie dodatkowe białka.

Aranżacja genów u eukarionlów polegająca na przemiennym ułożeniu egzonów i Intronów początkowo może wydawać się pewną rozrzutnością, ale akutki tego są dla komórki bardzo korzystne. Prawdopodobnie aranżacja taka miało duże znaczenie we wczesnych etapach ewolucji genów, gdyż znakomicie przyspieszyła pojawienie się nowych, korzystnych białek co omówimy w rozdziale 9. Obecność licznych intronów w DNA zwiększa

nńoiscn iptcftgow* »/ •flron |

•pion]

8UP

Intymni

UMbyfSu

pamMIStS

ipio-mMIA)

DUP

U2AF

, Ul snRNP U2 snRNP

ZERWANIE lilCi RHA W MIEJSCU

iPucwoOMOM r i polączsmc

DWÓCH fOZONOW

wywianego intrenu iwoaec* wuktury Imw Imion HI/A fili Oogitdomny w łomdrtwiym:

irfiUf ponowny idywsruł

mfWApo

Wtongu

prawdupodobieAstwo rekombinauji egzonów różnych genów. Oznacza to, że geny nowych blotek mogły ewoluować całkiem szybko poprzez komblns-eyjne łączenie fragmentów genów Istniejących wcześnlsj, co przypomina konstruowanie nowego typu maszyny z zestawu poprzednio Istniejących elementów funkcjonalnych. Istotnie, wiele białek we współczesnych ko* mórkach przypomina składankę skomponowaną z pewnego podstawowego zestawu fragmentów, nazywanych domenami białkowymi (patrz rya. 4'19).

Spliclng RNA pozwala także na upakowanie większej ilości informacji w każdym genie obecnie żyjących organizmów eukariotycznych. W zależ-ności od typu komórek lub rozwojowego stadium organizmu, transferypty pierwotne wielu genów eukariotycznych ulegają splicingowi alternatywnemu (tzn zachodzącemu w różny sposób), dając różne rnftMA- Umożliwia to wytworzenie różnych białek z tego u mego genu (ryt. 7-11), Szacuje się, że alternatywny spliclng dotyczy około 60% ludzkich genów.

Splidng RNA nie Jest więc marnotrawstwem, jakim początkowo mógł się wydawać, ale stanowi mechanizm umożliwiający komórkom eukariotycznym dalsze zwiększenie i tak ogromnego potencjału kodującego ich genomów.

Dojrzała eukariotyczne mRNA sq selektywnie eksportowane z jqdrci

Wiemy już, w jaki sposób przebiegają synteza i dojrzewanie mRNA w Jądrach komórek eukariotycznych. Procesy te stwarzają Jednak pewien problem dla komórek eukariotycznych: tylko niewielka część powstającego RNA — dojrzały mRNA — Jest użyteczna dla komórki. Pozostałe fragmenty RNA — wycięte introny, pęknięte RNA i transkrypty będące skutkiem błędów w splicingu — są nic- tylko zbędne, ale wręcz nlebiezpieczne dla komórki, Jeśli nie zostaną usunięte. Zatem w Jaki sposób komórka odróżnia stosunkowo nieliczne cząsteczki dojrzałego mRNA, które należy zachować, od licznych produktów ubocznych procesu dojrzewania RNA?

Odpowiedź jest następująca: transport mRNA z jądra do cytoplazmy, gdzie ulega translacji do białka, jest wysoce selektywny, ponieważ jest ściśle sprzężony z prawidłowym dojrzewaniem RNA. Sprzężenie to jest możliwe dzięki kompleksowi porowemu, który rozpoznaje i transportuje Jedynie całkowicie dojrzale mRNA. Pory te, wypełnione roztworem wodnym, łączą nukleoplazmę z cytozolem i, jak omówimy w rozdziale 1S, pełnią funkcję bramek kontrolujących, które makrocząsteczki mogą wejść do Jądra, a które jądro opuścić. Przypuszcza się, iż cząsteczka dojrzałego mRNA osiąga „gotowość do eksportu” po związaniu przez odpowiednie białka, z których każde sygnalizuje, że proces dojrzewania transkryptu został poprawnie zakończony. Do białek tych należą białka wiążące ogon pollA, kompleks wiążący kap i białka zaznaczające cząsteczki mRNA, których spliclng został poprawnie zakończony (rys. 7-19). Prawdopodobnie

I    fm<n»o»ormi«r*Y —    ...    .    .

•orany miony

TRANSKRYPCJA. SPUONO,

I ooacoe końca r^ouAocrroACjA ♦

r-^\^VWN/WWLr

Ryt. 7-16 Alternatywny spadnę genu ouopomiazrtTjr szczura. cytroęorrlozyna jem białkiem ziołor.ym z dwóch wzajemna oplatających we heatteayn łańcuchów

pcapoptygowycn Oupwtmwa)

(patrz ryt. 4-16). która reguluje Skurcz komórek mięśniowych. Pierwotny tranekrypt ulega spficmgowt zachodzącemu-Jak przedetawie rysunek - n różny spoeóO, co prowadzi do powstań* różnych funkcjonalnych mAHA. W procesie tranaksep powstaje z ich udzialam rótne warianty bielak, Mektóre spoaoby apkcwgu tą swoista dła określonych rodzajów komórek.

Na przykksd o-tropomiozyna wytwarzana w mtsśMach poprzecznia prążkowanych jeet Inna nU wytwarzana w mąśmach dsdkich. Czerwona atrzalU w górnej części ryeunku wskazują ekarnetywne mleysca, w których mola nastąpić ser wams łańcucha transkryptu i pokeoenytacye jagp końca 3'

Od DNA dO RNA