Biochémia nukleových kyselín I
Posttrankripčná modifikácia RNA
P6
Peter Javorský
[email protected]
http://www2.saske.sk/javorsky
Ústav fyziológie hospodárskych zvierat SAV, Košice
Bakteriálny a eukaryotický gén
Bakteriálny a eukaryotický gén
Posttranskripčné úpravy primárnych
transkriptov eukaryotickej RNA
(modifikácia a zostrih hnRNA do mRNA,
mRNA, úprava prepre-rRNA a prepretRNA,
tRNA, úprava primárnych transkriptov v mitochondriách)
mitochondriách)
modifikácia hnRNA:
hnRNA: fyzikálne a chemické zmeny,
zmeny, ktoré prebiehajú počas
transkripcii alebo po nej (okrem zostrihu),
zostrihu), pričom nedochádza ku zmene
primárnej štruktúry a v nej uloženej genetickej informácie
tvorba komplexov hnRNA s proteínmi
úprava 5´5´- konca hnRNA s tzv. čapičkou (čiapočkou)
čiapočkou)
polyadenylácia 3´3´- konca
!
modifikácia hnRNA a vlastný zostrih hnRNA
prebieha v jadre
!
☺
Tvorba komplexov hnRNA
s proteínmi
☺
Proteíny, ktoré sa špecificky viažu na hnRNA
sa označujú ako hnRNP.
hnRNP.
☺
Proteíny, ktoré sa viažu k malým jaderným
RNA sa označujú ako snRNP.
snRNP.
Komplexy snRNP a snRNA sa označujú ako
snRNPsnRNP-častice,
častice, ktoré riadia v spliceozóme
proces zostrihu
☺
☺
hnRNP proteíny ovplyvňujú konformáciu
hnRNA,
hnRNA, čím ju pripravujú na posttranskripčné
úpravy, majú vplyv na transport mRNA do
cytoplazmy, kde vznikajú komplexy s mRNP,,
ktoré majú vplyv na reguláciu translácie
Úprava 5´- konca s čapičkou
CH3
Keď
Keď mRNA dosiahne dĺžku 2525-30
nukleotidov k 5´ koncu sa pridá
metylovaná čapička
Polyadenylácia 3´- konca
proces polyadenylácie zahrňuje:
zahrňuje:
zostavovanie komplexu
štiepenie
iniciačnú fázu polyadenylácie
elongačnú fázu polyadenylácie
termináciu
Polyadenylácia ma význam pri transporte do cytoplazmy
a stabilizácii mRNA v cytoplazme
5 molekúl proteínov, vrátane faktora
rozoznávacieho sekvenciu AAUAAA
a poly (A)
(A)polymeráza
štiepenie prebieha blízko
polyadenylačného signálu
1010-30 N
poly-(A)-polymeráza
postupné pridávanie zbytkov
kyseliny adenylovej (10 .... 250))
Od dĺžky polypoly-[A] konca
závisí životnosť RNA
Poly(A)
Poly(A)-konce sú v cytoplazme špecificky
pecificky viazané
na poly A-väzobný proteín PAPB, ktorý organizuje
mRNA do ribonukleproteínov podobným
nukleózomom.
nukleózomom.
Posttranskripčné úpravy primárnych transkriptov eukaryotickej RNA
7700 bp
INTRÓNY
...nekódujúce oblasti DNA, ktoré sa prepisujú do RNA...
Na základe štruktúry ich rozdeľujeme do štyroch skupín:
IPS-intróny prvej skupiny - prepisujú sa do mRNA,
mRNA, rRNA,
rRNA, tRNA.
tRNA. Vyskytujú sa v
mitochondriovej a chloroplastovej DNA a jadrovej DNA rôznych eukaryontov,
eukaryontov, tiež v
DNA bakteriofága T4, neboli zistené u stavovcov.
IDS-intróny druhej skupiny - vyskytujú sa v mitochondriách a chloroplastoch,
chloroplastoch,
neboli zistené v jadre eukaryotických buniek i napriek tomu, že spôsob ich zostrihu je
podobný jadrovému, ktorý je riadený splicezómom.
splicezómom.
ITS-intróny tretej skupiny- prepisujú sa zo štruktúrnych génov v jadre do
hnRNA,
hnRNA, majú špecifické miesta zostrihu
IŠS-intróny štvrtej skupiny- sa prepisujú z jadrovej DNA do prepre-tRNA,
tRNA, nemajú
špecifické sekvencie pre miesta zostrihu
Elektrónmikroskopický snímok a
schématické znázornenie
hybridného templátového vlákna
génu slepačieho ovoalbumínu
(získaného metódami molekulárneho
klonovania)
klonovania) a odpovedajúcej mRNA.
mRNA.
ITS
DNA slepačieho ovoalbumínu
mRNA slepačieho ovoalbumínu
Komplementárne úseky DNA (fialová čiara)
čiara) a
mRNA (červená čiara)
čiara) pomohly odhaliť
umiestnenie exónov (L,1(L,1-7). Smyčkové úseky
(I(I-VII)
VII) s chýbajúcimi komplementárnymi
sekvenciami mRNA predstavujú intróny.
intróny.
hnRNA slepačieho ovoalbumínu
Zostrih (splicing) mRNA
U1- snRNP
U2- snRNP
ITS
U5- snRNP
Transesteferikácia
Fosfodiesterová väzba medzi
exónom 1 a intrónom sa štiepi
nukleofilným pôsobením 2´2´-OH
nukleotidu A.
Súčasne sa 5´5´- koniec intrónu
spojí s nukleotidom A za tvorby
2´,5´2´,5´- fosfodiesterovej väzby.
1. transesterifikácia
2. transesterifikácia
ITS
Priebeh monomolekulárneho zostrihu hnRNA
Rozpoznanie miesta zostrihu
a vetvenia
CC
A
ITS
Priebeh monomolekulárneho zostrihu hnRNA
B1, B2,
C1, C2
ITS
...proces
...proces zostrihu môže
prebiehať súčasne so syntézou
pre mRNA,
mRNA, ktorá sa končí
polyadenyláciou...
polyadenyláciou...
Elektrónmikroskopický snímok spliceozómov na pre m-RNA
Bimolekulárny zostrih hnRNA
(prebieha na dvoch rôznych molekulách primárneho transkriptu,
transkriptu, výsledkom zostrihu je
molekula mRNA,
mRNA, ktorá vznikla spojením exónov z rôznych primárnych transkriptov,
transkriptov, bol zistený
u trypanozómov a nematód,
nematód, mechanizmus zostrihu nie je uplne objasnený)
objasnený)
Trypanosoma gambiense
prvok žijúci v krvi ľudí a
zvieratzvierat-spavá choroba
NematódyNematódy- škrkavky
tsetse
ÚZ SAV
miesto lasovitej RNA sa
vytvára tzv. vetvená RNA
zúčastňujú sa ho
U2U2-snRNP, U4U4-snRNP, U6U6-snRNP
Konštitutívny a alternatívny zostrih
tj.
konštitutívny exón:
tj. DNA sekvencia
exón:
zloženého štruktúrneho génu pôsobiaceho pri
všetkých
posttraskripčných
úpravách
zostrihom ako exón.
exón.
potenciálny exón:
exón: tj DNA sekvencia
zloženého štruktúrneho génu pôsobiaceho pri
niektorých posttranskripčných úpravách ako
exón,
exón, v iných ako intrón.
intrón.
Izoformy daného proteínu sú funkčne
príbuzné proteíny, ktoré sa navzájom
líšia viac alebo menej v primárnej
štruktúre.
1.
Ak zložený štruktúrny gén obsahuje len konštitutívné exóny,
exóny, tak kóduje len jeden typ proteínu
podobne ako jednoduchý gén.
2.
Ak zložený štruktúrny gén obsahuje potenciálne exóny,
exóny, tak kóduje primárnu štruktúru
viacerých izoforiem toho istého proteínu.
Download

Biochémia nukleových kyselín I