Механізм сплайсингу

Загальний опис

ДОЗРІВАННЯ (ПРОЦЕСИНГ) РНК

Практично усі процеси дозрівання РНК можуть бути поділені на три типи:

- видалення одних

- приєднання інших

- модифікація тих же або третіх нуклеотидів.

Видалення "зайвих" послідовностей

Видалення "зайвих" нуклеотидів здійснюється спеціальними нуклеазами. Екзонуклеази послідовно відщеплюють з певного кінця ланцюга (3' або 5') по одному нуклеотиду. А ендонуклеази розрізають ланцюг десь в середніх ділянках, призводячи до її фрагментації.

Перерахуємо процеси дозрівання, що йдуть за участю нуклеаз.

а) В першу чергу, це відщеплення окремих "зайвих" нуклеотидів з кінців ланцюга. Так, в про-РНК з 5 '- кінця завжди зходиться АТФ або ГТФ, а з 3´-кінця нерідко - ГЦ-ділянки. Вони відіграють важливу роль в самому процесі транскрипції, але не потрібні і навіть заважали б при функціонуванні зрілого ланцюга, і тому видаляються.

б) Крім того, з кінців ланцюгів відщепляються спейсерні послідовності нуклеотидів (якщо такі є). Мабуть, зазвичай для цього використовуються ендонуклеази.

в) Такі про-РНК, як 45S-пре-рРНК і гістонова про-мРНК, розрізаються ендонуклеазами на індивідуальні ланцюги РНК.

г) Нарешті, з середніх ділянок про-тРНК і практично усіх (окрім гістонових) про-мРНК вирізуються інтронні послідовності. При цьому екзонні послідовності зшиваються один з одним в безперервний ланцюг. Цей процес (вирізування інтронів і зшивання екзонів) позначається як сплайсинг.

Очевидно, для його здійснення вимагаються не лише ендонуклеази, але і лігази (що каталізують з'єднання екзонів).

Правда, у деяких простих (Tetrahymena) видалення інтрону з однієї про-РНК відбувається без участі яких-небудь білків-ферментів, тобто каталізується самою про-РНК. Це дуже цікаво в еволюційному плані, але все-таки далеко від зазвичай використовуваного у еукаріот механізму.

Один з ключових моментів даного механізму (див.мал.) - забезпечення точності розрізання ланцюга про-РНК: помилка навіть на один нуклеотид призведе до "зрушення рамки", що змінить вміст усіх кодонів мРНК або антикодону тРНК.

Точність досягається завдяки двом обставинам. По-перше, на початку і у кінці кожного інтрону є певні послідовності нуклеотидів: так, інтрони завжди починаються з Г-У, а кінчаються дуплетом А-Г. По-друге, для впізнавання цих послідовностей використовуються спеціальні РНК - т. з. малі ядерні РНК (мяРНК). Останні пов'язані з ферментами, що каталізують сплайсинг. Такі рибонуклеопротеїдні комплекси називаються сплайосомами.

Сплайсинг починається з взаємодії двох мяРНК з початком і кінцем інтрону. Це дає "орієнтацію" для ендонуклеази: остання діє на межі двох- і одноланцюгових ділянок.

Перший розрив про- РНК відбувається в області 5' кінця інтрону - на мал. це місце знаходження лівого краю лівої мяРНК. При цьому 5' кінець інтрону зв'язується з одним з нуклеотидів в середній частині того ж інтрону, що призводить до утворення кільцевої (чи, точніше, ласоподобной) структури.

Тому перша (на малюнку - ліва) мяРНК, мабуть, дисоціює, а ферментний комплекс переміщується до іншої (на малюнку - правої) мяРНК, що маркує 3 '- кінець інтрону. Тут відбувається другий розрив про-РНК - по місцю знаходження "правого" кінця "правої" мяРНК. Точніше, зв'язок екзона 2 з інтроном замінюється на зв'язок з екзоном 1.

Отже, обидва розриви здійснюються одним і тим же способом - шляхом заміщення одного межнуклеотидного зв'язку на інший такий же зв'язок.

З порушенням механізму сплайсингу пов'язаний один з видів β-талассемії - генетичного захворювання, при якому порушене утворення β-ланцюгів гемоглобіну. У хворих з т. з. β-талассемією в гені β-глобина заміщена всього одна нуклеотидная пара, причому навіть не в кодуючій частині, а в інтроні. Але в результаті в інтроні β-глобинової про- мРНК з 5 '- кінця виявляється не Г, а А. Тому не відбувається впізнавання цього кінця з боку мяРНК, інтрон не вирізується і зріла мРНК не утворюється.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Конвеєрний характер процесу	\|	Приєднання і модифікація нуклеотидів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.