RNA-verwerking is het genereren van een rijp mRNA (voor eiwitgenen) of een functioneel tRNA of rRNA uit het primaire transcript. In dit hoofdstuk bespreken we eerst de verwerking van pre-mRNA en vervolgens de verwerking van pre-rRNA en pre-tRNA.
De verwerking van pre-mRNA omvat de volgende stappen:
- Capping – 7-methylguanylaat (m7G) toevoegen aan het 5′-uiteinde.
- Polyadenylering – een poly-A-staart toevoegen aan het 3′-uiteinde.
- Splicing – introns verwijderen en exons samenvoegen.
In sommige gevallen komt er ook RNA-editing aan te pas.
Figuur 5-A-1. De procedure van RNA-bewerking voor eiwitgenen.
5′-Capping
Capping vindt plaats kort na het begin van de transcriptie. De chemische structuur van de “cap” is weergegeven in de volgende figuur, waar m7G is gekoppeld aan de eerste nucleotide door een speciale 5′-5′ trifosfaatkoppeling. In de meeste organismen wordt het eerste nucleotide gemethyleerd aan het 2′-hydroxyl van de ribose. Bij gewervelde dieren wordt deze tweede nucleotide ook gemethyleerd.
Figuur 5-A-2. Modificaties aan het 5′-uiteinde.
3′-Polyadenylering
Aan het 3′-uiteinde worden een aantal adenylaatresiduen toegevoegd. De poly-A-staart bevat ~ 250 A-residuen bij zoogdieren, en ~ 100 bij gisten.
Figuur 5-A-3. Polyadenylering aan het 3′-uiteinde. Het belangrijkste signaal voor de 3′-splitsing is de sequentie AAUAAA. De splitsing vindt plaats op 10-35 nucleotiden stroomafwaarts van de specifieke sequentie. Een tweede signaal bevindt zich ongeveer 50 nucleotiden stroomafwaarts van de splitsingsplaats. Dit signaal is een GU-rijke of U-rijke regio.
Verwerking van pre-rRNA en pre-tRNA
Het nieuw getranscribeerde pre-rRNA is een cluster van drieerRNAs: 18S, 5.8S en 28S bij zoogdieren. Zij moeten worden gescheiden om functioneel te worden. Pre-rRNA wordt gesynthetiseerd in de nucleolus. Het U3 snRNA, andere U-rijke snRNA’s, en hun geassocieerde eiwitten in de nucleolus zijn betrokken bij de splitsing van het pre-rRNA.
5S rRNA wordt gesynthetiseerd in het nucleoplasma. Het behoeft geen bewerking. Nadat 5S rRNA is gesynthetiseerd, gaat het de nulceolus in om zich met 28S en5.8S rRNA’s te combineren en zo de grote subeenheid van het ribosoom te vormen.
Pre-rRNA vereist uitgebreide bewerking om een functionaltRNA te worden. Vier soorten modificaties zijn hierbij betrokken:
- Verwijdering van een extra segment (~ 16 nucleotiden) aan het 5′-uiteinde door RNase P.
- Verwijdering van een intron (~ 14 nucleotiden) in de anticodon-lus door splicing.
- Vervanging van twee U-residuen aan het 3′-uiteinde door CCA, dat in alle rijpe tRNA’s wordt aangetroffen.
- Modificatie van sommige residuen tot karakteristieke basen, b.v, inosine, dihydrouridine en pseudouridine.