Till skillnad från prokaryoter måste eukaryoter bearbeta sitt mRNA innan de kan översättas till proteiner. Det primära mRNA-transkriptet görs först genom transkription av DNA:t av RNA pol II. Transkriptet innehåller både introner och extroner, därför kallas det heterogent RNA (hRNA). 5′-änden av hRNA:t är täckt och polyA-svans fäst vid 3′-änden. Krydning av RNA för att ta bort introner följer sedan. Detta sista steg producerar det mogna RNA, som kallas budbärar-RNA (mRNA).
mRNA-täckning vid 5′-änden
Så snart hRNA:t kommer ut från RNA pol II (efter endast 20-30 nukleotider) läggs locket till 5′-änden av RNA:t. Detta lock är en 7-metyguanin-nukleotid fäst via en 5′-5′ trifosfatkoppling. Genom att lägga till ett 5′ lock uppnås följande mål:
- Effektiv förlängning och terminering av transkription
- Underlättar mRNA-bearbetning
- Fungerar som ett bindningsställe för proteiner som exporterar mRNA från kärnan till cytoplasman
- Styr initiering av proteinsyntes från mRNA
- Skyddar mRNA från nedbrytning av 5′ till 3′ nukleaser
3′-änden av hRNA:t adenyleras med tillägg av cirka 200 adenosinukleotider, vilket bildar vad som kallas en polyA svans. Processen börjar med en initial klyvning av mRNA vid en punkt efter ett CA-nukleotidpar som ligger mellan en konserverad AAUAAA-sekvens och en U- eller GU-rik region längre nedströms. PolyA-svansen läggs till när klyvningen är klar. Vissa hRNA har mer än ett polyadenyleringsställe. Beroende på det valda stället för polyadenylering kommer hRNA:t att vara längre eller kortare. Kortare hRNA kommer att innebära mindre tillgängliga platser för proteiner som reglerar mRNA-stabilitet och translation.
Fördelarna med polyadenylering inkluderar:
- Effektiv avslutning av transkription
- Möjliggör export av mRNA till cytoplasman
RNA-skarvning
Introner måste avlägsnas från hRNA:t för att producera ett moget mRNA som är redo att translateras. Introner kan skäras ut av proteinerförbi ribonukleoproteiner (RNP), eller kan skatter sig själva. Efter att ha skurits ut bryts introner vanligtvis ned. RNA-skarvning sker i allmänhet av transesterifieringsreaktioner. Detta är en 2-stegsreaktion där 5′-änden av intronen lösgörs från exon 1 och exponerar en OH-grupp som är fri att reagera med den andra änden av intronen. I processen skärs intronet ut och exon 1 och 2 förenas.
Grupp I självskarvande introner
Grupp I-introner är en klass av introner som fungerar som ribozymer. Detta tillåter dem att katalysera sin egen excision. Det första steget av transesterifiering involverar 3′-änden av en fri exogen guanosin som attackerar 5′-änden av intronen. I det andra steget attackerar ändterminalen av exon 1 intron-exon 2-övergången och förenar de två exonerna.
Grupp II självskarvande introner
Grupp II-introner är större i storlek än grupp I-intronerna och utför en annan sekvens av omförestringsreaktioner. Först angriper 2′ OH av en adenosin (A) i intronen exon 1-intronövergången där nukleotiderna GU finns. Exon 1 attackerar sedan intron-exon 2-gränsen för att förena exon 1 och 2. Den resulterande lariat bildas mellan A och U tas bort i processen.
RNA-skarvning av spliceosomen
Majoriteten av intronerna är inte självskarvande. Dessa kräver en ribonukleoproteinmaskin som kallas a spliceosom. Detta maskineri består av flera små nukleära ribonukleoproteiner (snRNP) (RNA + protein), kallad “snurrar”. Splitsningsmekanismen liknar grupp II-introner. Innan splitsning kan ske måste dock splitsningsstället identifiera splitsningsställena, dvs 5′ skarvplatsdär det finns GUden 3′ skarvplatsdär det finns AGoch den En grenpunkt. De huvudsakliga snRNP som utgör spliceosomen är U1, U2, U4, U5 och U6. Här är stegen i skarvningsprocessen med spliceosomer.
- U1 baspar med GU vid 5′ skarvstället
- U2 baspar med A vid grenplatsen
- De återstående snRNP:erna (U4, U54 och U6) förenar U1 och U2 för att montera spliceosomen. I detta steg för spliceosomen de två exonändarna nära varandra
- U1 och U4 utvisas
- U6 baspar med 5′-platsen och U2
- 5′-änden av intronen klyver sig och fäster sedan till A-grenpunkten
- 3′-ändens klyvning och exoner är sammanfogade
- Intronet går ut som ett lariat och bryts senare ned av enzymer
En enda gen kan producera flera olika proteinprodukter beroende på var splitsningen sker längs hRNA:t. Du kan se detta från illustrationen nedan där bokstäverna är exonerna och siffrorna är intronerna.
Alternativ splitsning kan vara beroende av sådana faktorer som celltyp, organismens utvecklingsstadium och cellmiljön.
Referens: Molecular Biology – Principles of Genome Function (tredje upplagan) av Nancy Craig; Rachel Green; Carol Greider; Gisela Storz; Cynthia Wolberger. Utgiven av Oxford.
Courtney Simons
Administratör
Courtney Simons är professor i matvetenskap. Han har en kandidatexamen i livsmedelsvetenskap och en doktorsexamen. i spannmålsvetenskap från North Dakota State University.