Schemat obrazuj±cy procesy zachodz±ce na drodze od DNA do mRNA

Polimeraza poli A dodaje na 3' końcu pierwotnego transkryptu kolejne nukleotydy adeninowe dopiero po zadziałaniu specyficznej nukleazy tj. enzymu tn±cego kwas nukleinowy w obrębie jego cz±steczki. Okazuje się bowiem, że ogon poli A nie jest doł±czan y do ostatniego nukleotydu wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre-mRNA (zobacz i porównaj: mRNA). Miejsce atakowane przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej odległo¶ci od przeznaczonego m iejsca działania enzymu.

I tak na przykład u ssaków cięcie następuje w odległo¶ci 10 - 30 nukleotydów za sekwencj± AAUAAA.

Mechanizm poliadenylacji pre-mRNA (zobacz i porównaj: mRNA)

Istniej± geny zawieraj±ce więcej niż jeden sygnał poliadenylacji ( tj.wspomnian± sekwencję ). Oznacza to, że na ich matrycy powstanie kilka pierwotnych transkryptów różni±cych się długo¶ci± , a co za tym idzie kilka różnych mRNA. Przykładem alterna tywnej poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu koduj±cego kalcytoninę.

Gen ten zawiera dwa miejsca poliadenylacji, z których pierwsze preferowane jest w komórkach tarczycy a drugie w mózgu.

Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni cz±steczkę pierwotnego transkryptu przed działaniem nukleaz. Może on mieć również znaczenie w translacji, okazuje się bowiem, że transkrypt pozbawiony ogona poli A jest mniej wydajn± matryc± przy sy ntezie białka.

Zanim powstanie ostateczny, dojrzały mRNA mog±cy ulec translacji, pre-mRNA musi zostać pozbawiony intronów. Proces wycinania tych niekoduj±cych "wtrętów" zwany jest splicingiem i wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny.

Oznacza to, że introny musz± mieć jakie¶ wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z porównywania sekwencji różnych intronów wynika, że ł±cz± je następuj±ce podobieństwa:

• na 5' końcu zawieraj± zawsze kolejno: resztę guaninow± i uracylow± (5'- GU)
• na ich 3' końcu występuje reszta guaninowa poprzedzona reszt± adeninow± (AG - 3')
• wewn±trz zawieraj± tzw. miejsce rozgałęzienia, w którym kluczow± dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.

Sygnały splicingowe

Mechanizm splicingu

Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapów:

1. Rozcięcie cz±steczki pre-mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca fosforanowego egzonu 1.

2. Atak grupy 2'-OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanow± nukleotydu guaninowego intronu. Jak wiadomo wi±zania między kolejnymi nukleotydami to wi±zania fosfodiestrowe tworzone między tzw. 5' grup± fosforanow± a gru p± hydroksylow± ( -OH ) rybozy. Zwykle do wi±zania tego angażowana jest grupa 3'-OH, niemniej jednak inne reszty hydroksylowe m.in. 2' posiadaj± zdolno¶ć do interakcji z reszt± fosforanow±. I tak nukleotyd adeninowy ( z miejsca rozgałęzienia ) maj±c grup ę 3'-OH wykorzystan± w "normalnym" wi±zaniu fosfodiestrowym do interakcji z reszt± fosforanow± 5' intronu angażuje grupę 2'-OH. Tworzy się tu wi±zanie 2'-5' fosfodiestrowe.

3. Atak uwolnionej grupy 3'-OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanow± egzonu 2 z uwolnieniem intronu maj±cego postać lassa.

Mechanizm splicingu pre-mRNA (kolejno¶ć powstawania wi±zań)

Spliceosom

Opisane powyżej reakcje nie zachodz± samoistnie. S± one katalizowane przez kompleks przył±czaj±cych się kolejno cz±stek tworz±cych spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka ): U1, U2, U4, U5 i U6, z który ch każdy pełni odrębn±, istotn± funkcję:

U1- ł±czy się z miejscem splicingowym 5'i 3' na zasadzie komplementarno¶ci, zawiera on bowiem w swej rybonukleinowej komponencie sekwencję komplementarn± do styków egzon-intron;

U2- wi±że miejsce rozgałęzienia;

U6- katalizuje splicing, występuje w kompleksie z U4 i U5.

Sposób działania spliceosomu

Produktem splicingu jest dojrzały mRNA nios±cy same istotne informacje dotycz±ce budowy białka ( poza fragmentami skrajnymi, których głównym zadaniem jest stabilizacja transkryptu ). Okazuje się jednak, że na matrycy jednego genu może powstać kil ka różnych mRNA, co poza alternatywn± poliadenylacj± powodowane jest tzw. alternatywnym splicingiem. Polega on na ł±czeniu ze sob± różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występuj±cych w pre-mRNA (zobacz i porównaj: mRNA).

Fig.III.2.7. Alternatywny splicing na przykładzie (-tropomiozyny szczura

5'NT i 3'NT - obszary nie ulegaj±ce translacji

Nie wiadomo jeszcze dokładnie, dlaczego w różnych tkankach wybierane s± odmienne wzory ł±czenia egzonów. Być może maszyneria obsługuj±ca proces wycinania intronów nie jest identyczna we wszystkich rodzajach komórek tzn. występuj± pewne subtelne, ale znacz±ce różnice między spliceosomami poszczególnych tkanek. Możliwe jest także, że podstawowy aparat splicingowy jest uniwersalny, a różne tkanki zawieraj± dla siebie charakterystyczne czynniki ( białkowe lub RN-owe ) ł±cz±ce się z pre-mRNA, czego konse kwencj± może być ułatwienie b±dĽ utrudnienie działania spliceosomów w różnych miejscach w obrębie pierwotnego transkryptu.

Podsumowuj±c:

1. Pre-mRNA zanim stanie się pełnowarto¶ciow± matryc± do syntezy białka musi przej¶ć przez proces dojrzewania.

2. Dojrzewanie obejmuje 3 zasadnicze modyfikacje:

• capping ( dodawanie czapeczki )
• poliadenylację podnosz±c± stabilno¶ć transkryptu;
• splicing, w którym eliminowane s± wewnętrzne niekoduj±ce rejony informacyjnego RNA.

3. Alternatywny splicing i poliadenylacja mog± generować różne produkty ( mRNA ) wykrywane w różnych tkankach, co znaczy, że jeden gen może kodować więcej niż jedno białko.

4. Dojrzewanie pre-mRNA jest warunkiem eksportu transkryptu z j±dra.

5. Dojrzały mRNA wi±że się z białkami maj±cymi wpływ na jego stabilno¶ć, transport i translację.

TRANSKRYPCJA

TRANSLACJA

Webmaster