Przetwarzanie RNA ma na celu wytworzenie dojrzałego mRNA (dla genów białkowych) lub funkcjonalnego tRNA lub rRNA z pierwotnego transkryptu. W tym rozdziale omawiamy najpierw przetwarzanie pre-mRNA, a następnie przetwarzanie pre-rRNA i pre-tRNA.
Przetwarzanie pre-mRNA obejmuje następujące etapy:
- Capping – dodanie 7-metyloguanylanu (m7G) do 5′ końca.
- Poliadenylacja – dodanie ogona poli-A do 3′ końca.
- Splicing – usunięcie intronów i przyłączenie eksonów.
W niektórych przypadkach zaangażowana jest również edycja RNA.
Rysunek 5-A-1. Procedura przetwarzania RNA dla genów białkowych.
5′-kapsułkowanie
Kapsułkowanie zachodzi wkrótce po rozpoczęciu transkrypcji. Struktura chemiczna „czapeczki” jest przedstawiona na poniższym rysunku, gdzie m7G jest połączony z pierwszym nukleotydem specjalnym wiązaniem 5′-5′ trifosforanowym. U większości organizmów pierwszy nukleotyd jest metylowany przy 2′-hydroksylu rybozy. U kręgowców drugi nukleotyd jest również metylowany.
Rysunek 5-A-2. Modyfikacje na 5′ końcu.
3′-Poliadenylacja
Do 3′ końca dodawany jest odcinek reszt adenylanowych. Ogon poli-adenylacyjny zawiera ~ 250 reszt A u ssaków i ~ 100 u drożdży.
Rysunek 5-A-3. Poliadenylacja na 3’końcu. Głównym sygnałem dla rozszczepienia 3′ jest sekwencja AAUAAA. Rozszczepienie następuje w odległości 10-35 nukleotydów w dół od tej specyficznej sekwencji. Drugi sygnał znajduje się około 50 nukleotydów w dół od miejsca rozszczepienia. Sygnał ten jest regionem bogatym w GU lub U.
Przetwarzanie pre-rRNA i pre-tRNA
Nowo transkrybowany pre-rRNA jest skupiskiem treerRNA: 18S, 5,8S i 28S u ssaków. Muszą one zostać rozdzielone, aby stały się funkcjonalne. Pre-rRNA jest syntetyzowany w nukleolusie. U3 snRNA, inne bogate w U snRNA i związane z nimi białka w jądrze biorą udział w rozszczepianiu pre-rRNA.
5S rRNA jest syntetyzowany w nukleoplazmie. Nie wymaga on żadnego przetwarzania. Po zsyntetyzowaniu 5S rRNA wchodzi do nulceolusa, aby połączyć się z 28S i5,8S rRNA, tworząc dużą podjednostkę rybosomu.
Pre-tRNA wymaga rozległego przetwarzania, aby stać się funkcjonalnymaltRNA. Zaangażowane są cztery rodzaje modyfikacji:
- Usuwanie dodatkowego segmentu (~ 16 nukleotydów) na 5′ końcu przez RNazę P.
- Usuwanie intronu (~ 14 nukleotydów) w pętli antykodonowej przez splicing.
- Zastąpienie dwóch reszt U na 3’końcu przez CCA, która występuje we wszystkich dojrzałych tRNA.
- Modyfikacja niektórych reszt do charakterystycznych zasad, np, inozynę, dihydrourydynę i pseudourydynę.
.