Kotranskripční a posttranskripční úpravy mRNA Flashcards
hnRNA (sestřihy, RNP, úprava hnRNA)
= Primární tranksript
- v jádře jako hnRNP
- sestřih může být už při transkripci
- Cleavage by endonuclease - pre-mRNA je na 3’ konci odštěpená -> polyadenylace -> RNA sestřih
- sestřih mRNA u eukaryot - Transesterifikační reakce, ne endonukleázami!
RNP MOTIV:
- nejčastější motiv RNA vazebných proteinů
- 4x β sheet
- umožňuje proteinům vázat se na RNA
- RNA s RNP proteiny nemá sekundární strukturu
ZÁKLADNÍ TYPY ÚPRAV hnRNA:
- vazba do RNP
- polyadenylace pre-mRNA
- syntéza 5’mG čepičky na konci pre-mRNA
- sestřih pre-mRNA a spojení exonů
- sestřih pre-mRNA a pre-tRNA
- úpravy primárních transkriptů v organelách
- další úpravy (editace…)
Syntéza 5’-mG čepičky
= Capping
- syntéza po syntéze prvních 20-30 nukleotidů
- Fosforylace na Ser5 na CTD
- TRIFOSFATÁZA odštěpí gamma fosfát z 5’ konce -> GUANYLTRANSFERÁZOU je navázán guanosin-fosfát (GMP) -> 7N-METHYLTRANSFERÁZA methyluje guanosin na pozici N7 -> vznik netypické struktury = Trifosfoesterová vazba 5’-5’ (není v buňce obvyklá, moc enzymů ji neumí štěpit, chrání před degradací), velmi stabilní
- 1.Nukleosid je vždy PURIN (nejčastěji adenosin)
- vznik 7-methylguanosin-5’-5’-trifosfátpurinu
- Značka, že 5’ konec přepsala RNA pol. II -> ven z jádra
- degradace často začíná štěpením 5’-mG čepičky
- typický typ čepičky = cap0
- cap1 = methylace na adenosinu N6
Sestřih jaderné pre-mRNA
= Vystřižení intronů, spojení exonů
- neprobíhá pomocí endonukleázy ale transesterifikačními reakcemi (ve spliceosomu)
- přerušené geny - Hl. eukaryota, ale i některé bakterie, Archea, viry
- geny jsou přerušené, ale pořadí je zachované
- Autokatalytická činnost - ribosym, transesterifikace
- Vyštěpení intronu proteinem - enzymatické štěpení a ligace, tRNA
Intron
- mají terminační kodony
- v tRNA, rRNA, pre-mRNA
- nalezené i u bakterií, Archea, fágů
- různé délky, u vyšších eukaryot jsou delší (exony se u vyšších eukaryot zkracují)
- CHAMBONOVO PRAVIDLO = 5’GU….3’AG
- různá velikost a sekvence
- místo větvení = Branch point, místo s A, 5’ konec intronu jej atakuje za vzniku lariátu
Vlastní sestřih pre-mRNA
- jsou odhalovány sekvence -> nabídnuté sestřihovému aparátu -> sestřih intronů -> změna konformace -> odhalení dalších sekvencí ->změna struktury celé pre-mRNA, vyštěpení dalších intronů
- UTR - vážou se zde bílkoviny
- spotřebuje se energie vzniklá jen po spotřebování 2 makroergních vazeb a odštěpení pyrofosfátu
- 2 transesterifikační reakce
- sestřih přes lariát
- řada malých RNA (U1, U2, U5, U4/U6)
- vazba U1 RNP na 5’ konec intronu -> U2 RNP do místa větvení -> vazba U4,U5,U6 RNP
- 1.Transesterifikační reakce: uvolnění U4 -> remodelace komplexu, změna párování U4/U6 na U2/U6 -> lariát
- 2.Transesterifikační reakce: vazba U5 do 3’ exon-intron místa, nukleofilní atak 3’OH exonu -> vyštěpení lariátu
- velkou roli hrají helikázy
β-GLOBIN: - změny v sestřihu vedou k poruchám syntézy hemoglobinu a poruchám erytrocytů a krvetvorby
- β-thalasemie - porucha tvorby erytrocytům výhoda v oblastech s malárií
Transesterifikační reakce (co to je)
- Nejsou zúčastněné žádné enzymy
- přenos esteru
Autokatalytické introny
. Bakterie, organelové mRNA, rRNA, tRNA, introny I i u nižších eukaryot
- Introny I. a II. skupiny - rozdíl k sekundární struktuře a účasti kofaktorů vyštěpení
- Autokatalýza většinou probíhá za nefyziologických podmínek
- Za určitých podmínek jsou schopné samovyštěpení (bez proteinů) a spojení exonů
- v centru 2 Mg ionty
- Ribosymy = DNA s enzymatickou aktivitou
Autokatalytické introny I. skupiny
- kofaktor = GTP, GDP, guanosin + Mg kationt
- cokoliv s guanosinem (GMP, GDP, GTP, guanosin)
- vyštěpení je s min. 3 transesterifikačními reakcemi
- sekundární struktura má 9 vlásenek
- při vyštěpení NEVZNIKNE LARIÁT
- Thomas Czech - objevil katalytickou aktivitu RNA u intronů I. skupiny rRNA
- Průběh
Autokatalytické introny II. skupiny
- Vznikne lariát
- často kódují další enzymové aktivity (endonukleázy, reverzní transkriptázy)
- výskyt v pre-mRNA, pre-tRNA, pre-rRNA mitochondrií a chloroplastů některých rostlin a hub
- sestřih velmi podobný sestřihu eukayot
- v intronu je nespárovaný adenosin, který poskytuje volnou 2’-OH skupinu -> atak na 5’ intronu -> 3’ volný konec exonu 1 atakuje 3’ konec intronu -> lariát odštěpen
Trans sestřih
- obvykle probíhá sestřih v cis (v rámci jedné molekuly jsou introny vyštěpeny a exon spojeny)
- popsané situace, kdy jsou k sobě připojené 2 molekuly RNA, kdy z jedné je vystřižen intron, ale 3’ exon je přistřižen k jiné molekuje RNA = TRANS SPLICING
- důležitý u Caenorhabditis, v chloroplastech některých řas, u Euglen… -> zvýšená přítomnost polycistronních transkriptů, většina z nich není překládaná jako polycistronní, ale jako monocistronní -> to se stane štěpením pomocí trans-sestřihu
- Výhoda - tyto RNA mohou získávat 5’ konec RNA pro translaci
Úpravy rRNA
- Obratlovci - 80 % rRNA, 15 % tRNA
- úpravy rRNA a tRNA nemají nic společného se splicingem (transesterifikační spojení), ale je to sled nějakých akcí - endonukleázy a ligázy
- štěpení dovnitř, úprava konců, spojování fragmentů po štěpení…
rRNA: - Vždy je více kopií genomu rRNA
- přepis jako dlouhá pre-rRNA -> štěpení
- základní úpravy pre-rRNA: Methylace, pseudouridinylace, sestřih za účasti endo a exonukleáz, RNázy P
- asociace s ribosomálními proteiny, tvorba malé a velké podjednotky a export z jádra
Úpravy tRNA
- malé molekulyy
- často jsou kódovány někde uvnitř přepisovaných dlouhých úseků rRNA
- vždy přepis dlouhé pre-tRNA
- Introny - některé eukaryotické i archaebakteriální geny
- komplikovaný systém endo- a exonukleáz, ligáz, maturáz…
- 3’ a 5’ konce rozpoznají endonukleázy
- -> RNáza P = štěpí 5’ konec z pre-tRNA
- -> RNáza Z = Eukaryota, rozpozná 3’ konec
- 3’ konec není syntetizován podle předlohy v genomu
- CCA - specifická sekvence na 3’ konci, syntéza tRNA-nukleotidyl-transferázou (bez předlohy RNA)
- Syntéza bez předlohy RNA - tRNA-nukleotidyl-transferáza, polyA polymeráza
- po každém připojení se změní konformace enzymu -> odkryje se další místo pro párování
Úpravy mRNA
- modifikace na jednotlivých nukleotidech (methylace na N6/Adenosinu)
- obsahují nepřekládané oblasti (Shine Dalgarno…)
- ARE: >:(, destabilizace mRNA na 3’ konci, vazba ARE binding proteinu
- IRE: 0:), Iron response element na 3’ konci, stabilizace mRNA
Ribosymy
- viroidy, virusoidy
= katalyticky aktivní RNA s funkcí enzymu
= malé kruhové RNA, u rostlin - nejčastěji štěpí cukr-fosfátovou kostru RNA u jiné RNA nebo u sebe
- syntéza Rolling circle
- Hammerhead ribozymy - 3 vlásenky na konci
- DNáza = DNA s katalytickou funkcí
- Ribosym viru hepatitidy D - povstal z lidského transkriptomu
- role už v brzké evoluci člověka
Leadzymy
- Dvojmocné kationty jsou součást katalytických center
- hlavně Mg, ale i stroncium, olovo
OLOVO: - = Leadzymy
- malinké struktury RNA
- 12 nukleotidů
- po navázání olovnatých iontů umí štěpit vlastní RNA
- 5S rRNA je obsahuje (otrava olovem způsobí degradaci RNA a zastavení proteosyntézy)
