Die RNA-Verarbeitung besteht darin, aus dem Primärtranskript eine reife mRNA (für Proteingene) oder eine funktionsfähige tRNA oder rRNA zu erzeugen. In diesem Abschnitt wird zunächst die Verarbeitung der prä-mRNA und dann die Verarbeitung der prä-rRNA und der prä-tRNA besprochen.
Die Verarbeitung der prä-mRNA umfasst die folgenden Schritte:
- Capping – Hinzufügen von 7-Methylguanylat (m7G) am 5′-Ende.
- Polyadenylierung – Hinzufügen eines Poly-A-Schwanzes am 3′-Ende.
- Spleißen – Entfernen von Introns und Verbinden von Exons.
In einigen Fällen ist auch RNA-Editing beteiligt.
Abbildung 5-A-1. Der Ablauf der RNA-Processing für Protein-Gene.
5′-Capping
Das „Cap“ tritt kurz nach Beginn der Transkription auf. Die chemische Struktur der „Kappe“ ist in der folgenden Abbildung dargestellt, wobei m7G mit dem ersten Nukleotid durch eine spezielle 5′-5′-Triphosphatbindung verbunden ist. In den meisten Organismen ist das erste Nukleotid an der 2′-Hydroxylgruppe der Ribose methyliert. Bei Wirbeltieren ist das zweite Nukleotid ebenfalls methyliert.
Abbildung 5-A-2. Modifikationen am 5′-Ende.
3′-Polyadenylierung
Eine Reihe von Adenylatresten wird am 3′-Ende angefügt. Der Poly-Schwanz enthält ~ 250 A-Reste bei Säugetieren und ~ 100 bei Hefen.
Abbildung 5-A-3. Polyadenylierung am 3′-Ende. Das Hauptsignal für die 3′-Spaltung ist die Sequenz AAUAAA. Die Spaltung erfolgt 10-35 Nukleotide stromabwärts von der spezifischen Sequenz. Ein zweites Signal befindet sich etwa 50 Nukleotide stromabwärts von der Spaltstelle. Bei diesem Signal handelt es sich um eine GU-reiche oder U-reiche Region.
Verarbeitung von pre-rRNA und pre-tRNA
Die neu transkribierte pre-rRNA ist ein Cluster aus dreierRNAs: 18S, 5.8S und 28S bei Säugetieren. Sie müssen getrennt werden, um funktionsfähig zu werden. Die prä-rRNA wird im Nukleolus synthetisiert. Die U3 snRNA, andere U-reiche snRNAs und die mit ihnen assoziierten Proteine im Nukleolus sind an der Spaltung der prä-rRNA beteiligt.
5S rRNA wird im Nukleoplasma synthetisiert. Sie muss nicht prozessiert werden. Nachdem die 5S rRNA synthetisiert ist, tritt sie in das Nulceolus ein, um sich mit den 28S und5,8S rRNAs zu verbinden und die große Untereinheit des Ribosoms zu bilden.
Die prä-rRNA erfordert eine umfangreiche Verarbeitung, um zu einer funktionellen rRNA zu werden. Vier Arten von Modifikationen sind beteiligt:
- Entfernen eines zusätzlichen Segments (~ 16 Nukleotide) am 5′-Ende durch RNase P.
- Entfernen eines Introns (~ 14 Nukleotide) in der Anticodonschleife durch Spleißen.
- Ersetzen von zwei U-Resten am 3′-Ende durch CCA, das in allen reifen tRNAs zu finden ist.
- Modifizierung einiger Reste zu charakteristischen Basen, z.B., Inosin, Dihydrouridin und Pseudouridin.