Полиаденилирование у эукариот
Полиаденилирование происходит либо непосредственно после терминации транскрипции, либо после специфического расщепления растущей цепи РНК.
Специальный фермент - poly(A)-полимераза присоединяет к 3'-концу каждого РНК-транскрипта, которому суждено стать молекулой мРНК, от 100 до 200 остатков адениловой кислоты ( poly(A) ), что завершает процесс образования первичного РНК-транскрипта.
Конкретные функции poly(A) неизвестны, но считается, что такой "хвост" способствует последующему процессингу РНК и экспорту зрелых молекул мРНК из ядра.
Одним из обязательных этапов созревания предшественников эукариотических мРНК, синтезированных в ядре, является процессинг их 3'-концевых последовательностей, тесно сопряженный с присоединением кэп-группы .
Созревание 3'-конца мРНК является двухэтапным процессом. Вначале предшественник теряет 3'-концевую некодирующую последовательность, после чего, как правило, к 3'-концу присоединяется поли(А)-последовательность путем ферментативной полимеризации остатков AMP ( схема стр. 88 ).
Известно несколько исключений из этого правила: гистоновые мРНК животных и мРНК некоторых вирусов , предшественники которых расщепляются с помощью высокоспецифических эндонуклеаз и не полиаденилируются. Остаются неполиаденилированными и U-мяРНК , которые также являются транскриптами РНК-полимеразы II . В этом случае кэпированный первичный транскрипт мяРНК U1 , содержащий на своем 3'-конце несколько избыточных нуклеотидов, экспортируется из ядра в цитоплазму, где и происходит удаление избыточной последовательности, которое в ядре блокировано специфическим белковым ингибитором TPI (3'-terminal processing inhibitor) .
Места отщепления 3'-концевых некодирующих последовательностей в мРНК животных маркированы специальными последовательностями нуклеотидов ( рис. I.13 ). Имеются, по крайней мере, две такие последовательности, образующие сайты полиаденилирования, или поли(А)-сайты .
В расщеплении РНК непосредственно участвуют еще два фактора: CFI и CFII (cleavage factors) , вместе они образуют прочный комплекс с РНК. Для полного реконструирования бесклеточной системы, осуществляющей процессинг 3'-концов in vitro, в ней кроме этих факторов необходимо наличие поли(А)-полимеразы - фермента, осуществляющего полиаденилирование. Присутствие этого фермента требуется не для самого акта расщепления РНК, а, по- видимому, для стабилизации процессирующего белкового комплекса, схематически изображенного на рис. I.13 . Сборка комплекса зависит от ATP, однако в процессе сборки не происходит расщепления ее бета-гамма-связей. Неизвестно, какой именно компонент комплекса расщепляет фосфодиэфирные связи РНК.
Процесс полиаденилирования начинается сразу за расщеплением РНК и происходит настолько быстро, что неполиаденилированных промежуточных продуктов не обнаруживается. Такое сопряжение двух реакций необходимо для защиты 3'-концевых последовательностей РНК от деградации нуклеазами. При этом сам акт полиаденилирования требует наличия только фактора CPSF , но не трех других: CSTF , CFI и CFII .
Процессивное (непрерывное) полиаденилирование 3'-концов РНК происходит со скоростью около 25 нуклеотидов/с до тех пор, пока длина поли(А)-последовательности не достигнет примерно 250 нуклеотидов. После этого процессивная реакция прекращается, и происходит медленное дистрибутивное присоединение остатков AMP разными молекулами поли(А)-полимеразы. Предполагают, что элонгирующий белковый комплекс узнает длину синтезированной поли(А)-последовательности при участии фактора PAB II ( рис. I.14 ). По этому механизму связывание определенного числа молекул PAB II с поли(А) прекращает элонгацию поли(А)-последовательности. Такой строгий контроль за длиной поли(А) на 3'-концах процессированных мРНК имеет большое значение для действия механизма, контролирующего время полужизни мРНК в цитоплазме. Без тщательного контроля над этим процессом с помощью селективного деаденилирования невозможно регулировать внутриклеточную деградацию мРНК , а вместе с тем и уровень экспрессии соответствующих генов с участием данного механизма.
Функции поли-А хвоста:
1) способствуют экспорту зрелых мРНК из ядра;
2) вероятно, влияют на стабильность по крайней мере некоторых мРНК в цитоплазме;
3) возможно, служат в качестве сигнала узнавания для рибосомы.
Только транскрипты, синтезированные РНК-полимеразой II, обладают 5'- кэпами и 3'-поли-А хвостами . Причиной этого, по-видимому, является то, что ферменты, опосредующие кэпирование и расщепление с последующим полиаденилированием, специфически связаны с РНК-полимеразой II. Так, если ген , в норме транскрибируемый РНК-полимеразой II, отделяется от своего промотора и присоединяется к промотору, узнаваемому РНК-полимеразой I или РНК-полимеразой III, то синтезируемые этими ферментами транскрипты не являются ни кэпированными, ни полиаденилированными. Необходимость в специфическом кэпировании и полиаденилировании предшественников мРНК может объяснить, почему эти РНК синтезируются отдельным типом РНК-полимераз у эукариот.
Смотрите также:
