Os transcritos primários produzidos pela transcrição de genes codificadores de proteínas procarióticas funcionam como mRNA sem modificação ou processamento adicional. De fato, a tradução de mRNA geralmente começa antes mesmo que a síntese da extremidade 3' do transcrito seja concluída. Uma situação completamente diferente é observada para moléculas de rRNA e tRNA. Neste caso, agrupamentos de genes de rRNA ou tRNA ou até mesmo seções intercaladas desses genes são frequentemente transcritos para formar uma única fita de RNA. Embora a transcrição desses genes sempre comece em certos promotores e termine em certos terminadores, o cisalhamento específico e a modificação dos transcritos de RNA primários devem ocorrer para formar formas funcionais maduras. Tais eventos moleculares são referidos coletivamente como modificações pós-transcricionais ou simplesmente processamento de RNA. E. coli e usamos esse sistema para ilustrar as características do processamento pós-transcricional do RNA. Modificações semelhantes de RNA eucariótico; neste caso, além do processamento de rRNA e tRNA, são utilizados sistemas mais complexos de maturação de transcritos com formação de mRNA.
uma. Grupos de genes que codificam rRNA e tRNA
No genoma E. coli sete unidades de transcrição discretas que codificam rRNA foram identificadas e mapeadas. Cada unidade de transcrição é uma molécula de RNA, que consiste em ~5.000 nucleotídeos e contém uma cópia das sequências de codificação para 5S-, 16S- e 23S-pRNA. A transcrição nesta região é realizada na direção 16S -> 23S -> 5S. Além dessas três sequências de codificação de rRNA, os transcritos contêm inserções comprimentos diferentes e uma ou mais cópias dos genes de tRNA. Os espaçadores podem estar localizados antes, entre e depois das sequências de rRNA, e os genes de tRNA geralmente estão dentro de segmentos espaçadores intercalados ou 3'-terminais. Para a formação de moléculas de RNA funcionalmente maduras, o processamento de tais transcritos deve ocorrer. Antes ou durante o processamento, modificação de bases específicas em espaçadores, bem como em genes de rRNA e tRNA.
b. Cortar co-transcrições de rRNA-tRNA
A clivagem inicial de transcritos primários em fragmentos contendo sequências de tRNA ou 16S, 23S ou 58 rRNA é realizada pela endonuclease RNase III. Seus alvos são duplexes curtos de RNA formados durante o pareamento de bases intramoleculares em sequências que flanqueiam cada um dos segmentos de rRNA. Por exemplo, regiões complementares nas regiões espaçadoras que flanqueiam a sequência de 16S-pRNA formam uma haste em gancho com a sequência de 16S-pRNA em sua alça. Ganchos de cabelo semelhantes formam as sequências 23S e 5S-pRNA. A RNase III introduz quebras na haste de fita dupla, resultando em uma cadeia de RNA contendo a sequência de um ou outro rRNA flanqueado por regiões espaçadoras curtas com extremidades 5'-fosfato e 3'-hidroxila. Os nucleotídeos extras das sequências espaçadoras são então removidos, possivelmente pela mesma exonuclease de RNA que também catalisa as últimas etapas do processamento do tRNA. Em princípio, para que ocorra a clivagem enzimática, apenas as sequências de nucleotídeos que formam grampos de cabelo devem ser transcritas. No entanto, o processamento ocorre somente após a conclusão da síntese de todo o transcrito primário, uma vez que, aparentemente, para o correto dobramento de todo o transcrito de RNA, que é reconhecido pela endonuclease III, são necessárias proteínas ribossomais ou algumas outras. O processamento de segmentos de tRNA clivados de transcritos multigênicos é realizado da mesma forma que o processamento de tRNA de unidades de transcrição de genes únicos.
dentro. Formação de tRNAs maduros a partir de transcritos maiores
Apesar de alguns genes codificadores de tRNA estarem localizados dentro de unidades de transcrição de rRNA e serem expressos em conjunto com genes de rRNA, a maioria dos genes de tRNA são representados por genes únicos ou combinados em clusters. Alguns clusters contêm várias repetições dos mesmos genes, enquanto outros contêm genes de tRNA diferentes e não relacionados. Em alguns casos, cada cluster é transcrito como uma grande molécula de RNA, que é processada para clivar sequencialmente fragmentos de tRNA maduros. Para a formação de um tRNA funcional maduro, aparentemente, deve ocorrer uma modificação específica das bases e a adição de um, dois ou todos os três nucleotídeos do terminal 3'-CCA.
Independentemente de o transcrito primário conter uma ou mais sequências de tRNA ou se essas sequências estão inseridas em regiões espaçadoras de rRNA, as extremidades 5' de todos os tRNAs são formadas com a participação de uma única endonuclease chamada RNase P. Aparentemente, a RNase P reconhece a estrutura dobrada característica de tRNA no polinucleotídeo precursor e cliva a sequência líder ou espaçadora localizada antes da extremidade 5' da sequência de tRNA madura. As extremidades 3' de um tRNA são formadas por várias atividades. Uma endonuclease até então não identificada cliva o precursor no local em grampo onde está a extremidade 3' do tRNA maduro e, em seguida, outra endonuclease, RNase D, completa a formação da 3 correta. Em alguns casos, a clivagem da exonuclease para exatamente na extremidade 3' CCA do tRNA maduro e, em outros casos, a exonuclease atua para formar uma extremidade iniciadora à qual a tRNA nucleotidil transferase adiciona um ou mais nucleotídeos terminais invariantes.
Uma característica distintiva da RNase P é que o sítio de clivagem para ela é formado como resultado do dobramento correto da molécula de tRNA. Alterações na sequência de nucleotídeos que não interrompem essa dobra não afetam o processamento da extremidade 5". Outra propriedade incomum da RNase P é que ela consiste em uma proteína e RNA. Esse RNA possui uma sequência específica de 377 nucleotídeos e transcrita por RNA-polimerase do gene ligeiramente tamanho maior e então processado até o tamanho de uma molécula madura. Uma característica surpreendente desse RNA acabou sendo que ele sozinho pode catalisar a mesma reação de endonuclease que uma ribonucleoproteína inteira; a proteína não tem atividade de endonuclease independente. Assim, a atividade da endonuclease pode ser inerente ao próprio RNA, enquanto a proteína parece ser necessária para manter a estrutura do RNA na configuração mais ativa.
Os tRNAs maduros não só têm uma conformação característica, mas também contêm nucleotídeos modificados. Muitas dessas modificações são essenciais para certas funções fisiológicas do tRNA. Hoje, apenas algumas de todo o exército de enzimas que catalisam um grande número de reações de modificação foram caracterizadas. No entanto, é claro que as modificações ocorrem principalmente no estágio de RNA precursor e no tRNA totalmente processado. Tais enzimas modificadoras são de particular interesse devido à sua especificidade incomum para certas sequências: por exemplo, apenas resíduos de uracila individuais são convertidos em tiouracil, metilados em timina ou reduzidos em diidrouracil. Ainda mais misteriosa é a formação de pseudouridilato modificando a ligação usual entre uracila e ribose.
Trata-se de um conjunto de processos que garantem a transformação do RNA sintetizado (RNA transcrito) em RNA funcionalmente ativo (RNA maduro) que pode ser utilizado na síntese de proteínas. Os próprios transcritos de RNA não são funcionalmente ativos. O processo é característico dos eucariontes.
Como resultado do processamento, a estrutura e a organização química do RNA mudam. O transcrito de RNA antes da formação do RNA maduro é chamado pró-mRNA(ou dependendo do tipo de RNA - pro-tRNA, pro-rRNA), i.e. precursor de RNA. Quase todos os transcritos de RNA de eucariotos e procariontes (excluindo mRNA procariótico) estão sendo processados. A transformação de um transcrito de RNA em RNA maduro começa no núcleo, quando a síntese de RNA ainda não foi concluída e não se separou do DNA. Dependendo dos mecanismos, vários estágios de maturação do RNA são distinguidos.
Interação de pró-mRNA com proteína.
Metilação de pró-mRNA.
Tampando a extremidade 5'.
Poliadenilação.
Emenda.
A seqüência gráfica de estágios é mostrada na Figura 58. Deve-se notar que em organismos vivos todos os processos acima são paralelos entre si.
uma. Interação de pró-mRNA com proteína.
Em bactérias, mesmo antes do final da transcrição 5', a extremidade do transcrito se conecta imediatamente ao ribossomo e o mRNA é incluído na tradução. Portanto, praticamente nenhuma modificação é necessária para o mRNA bacteriano. Em eucariotos, o transcrito sintetizado deixa o núcleo, entra no citoplasma e ali se junta ao ribossomo. Em seu caminho, deve ser protegido de encontros acidentais com reagentes fortes e, ao mesmo tempo, estar acessível a enzimas de processamento. Portanto, o transcrito de RNA interage imediatamente com a proteína à medida que é alongada. Uma analogia é apropriada aqui - o transcrito de RNA está localizado na proteína como em uma mesa de operação, é fixado por ligações químicas e, ao mesmo tempo, os locais de modificação ficam disponíveis nele. O RNA associado a uma proteína é chamado de ribonucleoproteína (informossomo). Nesta forma, a transcrição está localizada no núcleo. Ao sair do núcleo, alguns RNAs continuam a permanecer em combinação com a proteína, enquanto outros saem do complexo e participam da tradução.
b. Metilação de pró-mRNA.
Na maioria das vezes ocorre em bactérias que possuem um mecanismo de defesa especial contra
DNA (viral, fago). Esse aparelho consiste em várias enzimas que cortam DNA ou RNA estranho em certos locais nos quais uma sequência de nucleotídeos específica está localizada. As enzimas são chamadas restrições. É claro que o próprio transcrito de RNA recém-sintetizado também pode ser atacado por enzimas de restrição. Para evitar que isso aconteça, enzimas especiais chamadas metilases, metilam seu próprio transcrito de RNA em locais que podem ser cortados por suas próprias enzimas. Em eucariotos, o transcrito de RNA é menos metilado.
Exterminador do Promotor
Transcrição
Pro-mRNA fixi-Proteína
rasgado na proteína
Metilação de pró-mRNA
Caping de pró-mRNA
Arroz. 58. Esquema dos principais pontos de processamento.
dentro. Acabamento da extremidade 5'.
Consiste em mudança química e conformacional
extremidade 5' do RNA sintetizado. O capeamento ocorre no momento da síntese do RNA, antes mesmo de sua separação. O processo consiste em anexar à extremidade livre do pró-RNA especial substancias químicas, que alteram a conformação da região terminal. O nivelamento é necessário para iniciar o processo de tradução.
Enzimas especiais ligam-se à extremidade 5' do pró-mRNA GDP (guanosina difosfato) e depois o metilam.
5' pró-mRNA
CH 3
CEP = HDF + CH 3
Fig.59. A estrutura do CEP na extremidade 5' do pré-mRNA eucariótico.
Funções do CEP.
Inicia a síntese de proteínas.
Protege o pró-mRNA da decomposição.
Envolvido na remoção de íntrons.
d. Poliadenilação.
Este é o processo de anexar 100-200 resíduos de ácido adenílico à extremidade 3' do pró-mRNA. Esses resíduos são chamados de sequências poli-A (caudas poli-A). Nem todos os pró-mRNAs sofrem poliadenilação. Por exemplo, moléculas de todos os tipos de histonas não contêm sequências poli-A. A poliadenilação impede que o mRNA seja destruído.
A cadeia de mRNA em crescimento tem uma sequência de nucleotídeos especial (AAAAAA). Uma enzima especial (poliA polimerase) encontra essa combinação de nucleotídeos, corta o pró-mRNA nesse local e forma uma cauda de poliadenila.
O valor das sequências poli-A:
Facilitar a liberação de mRNA do núcleo para o citoplasma.
Proteja o mRNA da destruição.
Recentemente, outro interessante propriedade poli-A seqüências - eles estão envolvidos na terminação da síntese de pró-mRNA. A RNA polimerase, formando a sequência AAUAAAA no pró-mRNA, recebe um sinal sobre a conclusão da síntese do RNA transcrito. Mas a síntese não para imediatamente. Ele para completamente depois que a RNA polimerase encontra uma sequência de nucleotídeos específica na fita molde de DNA (é diferente para diferentes genes), o que dá o sinal final para interromper a síntese de RNA.
GTP PolyA - sequência
rArArArArArArA-ON
CH 3
CEP = GTP + CH 3
Arroz. 60. A estrutura do CEP na extremidade 5' do pró-mRNA eucariótico e a sequência de poliadenila na extremidade 3' do pró-mRNA.
e. Emenda.
NO O transcrito de RNA contém um certo número de sequências de nucleotídeos que foram necessárias para a conclusão bem-sucedida da tradução e posterior modificação do transcrito (capeamento, poliadenilação, etc.). Para desempenhar o papel principal do RNA no citoplasma - tradução, essas sequências não apenas não terão significado funcional, mas poderão interferir no curso normal da síntese proteica. Portanto, a célula fornece um mecanismo para a liberação do transcrito primário de várias sequências que não são críticas na tradução.
Essas sequências são principalmente íntrons.
O gene a partir do qual o pró-mRNA foi transcrito contém sequências codificantes e não codificantes. As sequências de codificação de um gene determinam o aminoácido e sua sequência na proteína. Sequências não codificantes não possuem essa propriedade. As sequências codificantes e não codificantes em um gene se alternam e seu número depende dos genes individuais. A transcrição primária também contém sequências codificantes e não codificantes. Essa organização de genes e pró-RNA é característica dos eucariotos. As sequências de pró-mRNA não codificantes são chamadas de íntrons, e a codificação exons. O comprimento dos íntrons pode ser de 50 a 12.000 nucleotídeos. Gene começa e
termina com um éxon. A estrutura descontínua do gene é característica da maioria dos eucariotos. Os íntrons podem conter todos os tipos de RNA - mRNA, tRNA, rRNA.
Todo o conjunto de exons (proteínas codificantes) no genoma humano ocupa apenas 1,1 - 1,4%. O gene humano médio contém 9 íntrons. À medida que você simplifica
organização de organismos, o valor total de seus exons aumenta (por exemplo, em bactérias é 86%).
Um complexo multicomponente participa da excisão de íntrons do transcrito de RNA e da fusão dos exons restantes. Seus principais componentes são o RNA nuclear pequeno (snRNA) e as proteínas enzimáticas.
Em geral, o complexo é chamado de pequenas ribonucleoproteínas nucleares, snRNPs ouspliosome . O processo em si é bastante complicado e consiste em várias etapas (ver Fig. 58).
1. Modelagemspliossomas . Fragmentos de proteína e snRNA estão ligados ao início e ao final do íntron (Fig. 56, E) formando um spliossoma. (Fig. 56, E) Anexo do complexo snRNP (Fig. 56, F).
Exon 1 Intron Exon 2
O laço
íntron cortado
Arroz. 61. Esquema de emenda (explicação no texto).
Aproximação de éxons vizinhos, devido à formação de uma alça de íntrons. Cortando no limite exon-intron e conectando os éxons vizinhos (primeiro e segundo) (Fig. 56, C).
Remoção e destruição da alça e spliosome (Fig. 56, D, G).
Deve-se notar que, se o íntron estiver danificado (mutado), o splicing pode não ser concluído, o íntron pode não ser excisado e o produto final, mRNA, carregará sequências de nucleotídeos que são incomuns para ele. É claro que isso pode levar à interrupção da tradução e exclusão de uma determinada proteína do metabolismo.
e. Emenda alternativa.
Este tipo de splicing ocorre quando o mesmo gene é expresso em diferentes tecidos.
Sua essência é que a mesma seção de um gene em diferentes tecidos pode atuar como um íntron e um éxon. Isso leva à formação de diferentes mRNAs que codificam proteínas com diferentes atividades enzimáticas.
Assim, nas células da glândula tireóide, o hormônio calcitonina é sintetizado. Inibe a liberação de cálcio dos ossos. O gene que controla a síntese de cálcio
O gene que controla a calcitonina
uh e uh e uh e uh e uh
1 2 3 4 5 6
uh e uh e uh e uh e uh
pró-mRNA
1 2 3 4 5 6
na glândula tireóide nas células cerebrais
mRNA
1 2 3 4 1 2 3 5 6
Calcitonina Proteína tipo calcitonina
Fig.62. Splicing alternativo de calcitonina e proteína tipo calcitonina.
citonina, consiste em 6 éxons, o transcrito primário deste gene (pró-mRNA) também consiste em 6 éxons (Fig. 62). Um mRNA maduro contendo 4 exons - 1,2,3,4 é formado a partir do transcrito primário. Os exons #5 e 6 foram lidos como íntrons e excisados. Com base nisso e no RNA, a calcitonina é sintetizada. Nas células cerebrais, a partir do transcrito primário contendo 6 éxons, forma-se um mRNA maduro, composto por 5 éxons - 1,2,3,5,6. O quarto éxon foi excisado como um íntron. Esse mRNA controla a síntese de uma proteína semelhante à calcitonina responsável pela percepção do paladar.
Outro geneIcaro(em homenagem ao lendário Ícaro) é capaz de fornecer, através de splicing alternativo, a síntese de 6 polipeptídeos diferentes. Além disso, os polipeptídeos formam entre si na célula cerca de 20 conjuntos diferentes dos mesmos polipeptídeos ou de diferentes.
A violação do mecanismo de emenda pode levar a condições patológicas que são nome comum talassemia. Estas incluem doenças associadas à supressão parcial ou completa da síntese de uma das cadeias de hemoglobina (cadeias α ou β). Por exemplo, doenças associadas à falta de síntese da cadeia β da hemoglobina podem resultar de mutações em duas regiões do gene que codifica a cadeia β - no sítio responsável pela poliadenilação e em um dos íntrons. No primeiro caso, o processo de formação da cauda poliadenila é interrompido e uma cadeia β inferior da hemoglobina é formada. No segundo caso, o spliossoma é incapaz de cortar o íntron danificado e o mRNA da cadeia β da hemoglobina madura não é formado. Em qualquer caso, a função normal dos glóbulos vermelhos será significativamente prejudicada.
MZ. Processamento (ou maturação de RNA) é o processo de conversão de RNA inativo recém-sintetizado (pró-mRNA) em RNA funcionalmente ativo. O processo está associado a modificações estruturais e químicas do pró-mRNA. Ocorre no núcleo até a liberação do RNA no citoplasma. Consiste em várias etapas: fixação do pró-mRNA a uma proteína, metilação de algumas bases, marcação de uma das extremidades, poliadenilação da outra extremidade (oposta), excisão de íntrons e costura de éxons. Os dois últimos processos são chamados de splicing.
Perguntas para exames.
1. Como as enzimas determinam a maioria dos locais onde há dano à molécula de DNA?
RESPONDA. Na maioria dos casos, a desnaturação local ocorre no local do dano à molécula de DNA. É determinado por enzimas.
2. O que acontece no local do dano à molécula de DNA?
RESPONDA. A desnaturação local ocorre no local da lesão.
3. Com base em que as enzimas de reparo restauram a sequência necessária de nucleotídeos no local do dano a uma fita de DNA?
RESPONDA. Com base no princípio da complementaridade aos nucleotídeos da seção oposta da fita de DNA.
4. Com base em que a DNA polimerase preenche corretamente as lacunas em uma fita de DNA danificada com nucleotídeos?
RESPONDA. Baseado no princípio da complementaridade dos nucleotídeos da cadeia construída aos nucleotídeos da fita oposta.
5. Que tipo de reparo é realizado por uma enzima que é ativada por um fóton?
RESPONDA. Fotoreativação.
6. Que enzima realiza o reparo usando a energia do sol?
RESPONDA. Fotoliase.
Qual enzima está diretamente envolvida na síntese da molécula de RNA?
RESPONDA. RNA polimerase dependente de DNA ou RNA polimerase.
Liste os períodos de transcrição.
RESPONDA. Iniciação, alongamento, término.
Quais são os componentes do complexo de iniciação durante a transcrição?
RESPONDA. De uma proteína especial depositada no promotor, RNA polimerase e fatores de transcrição.
9. Qual é o nome da região do DNA onde o complexo de iniciação é formado durante a transcrição?
RESPONDA. no promotor.
10. Qual é o nome da sequência de nucleotídeos em procariontes, que é determinada por uma proteína especial que precipita no promotor durante o período de iniciação da transcrição?
RESPONDA. Bloco Pribnov.
11. Qual é o nome da sequência de nucleotídeos em eucariotos, que é determinada por uma proteína especial que precipita no promotor durante o período de iniciação da transcrição?
RESPONDA. Caixa TATA.
12. Onde na molécula de DNA está localizado o bloco Pribnov nos procariontes?
RESPONDA. no promotor.
13. Onde na molécula de DNA está localizada a caixa TATA nos eucariotos?
RESPONDA. no promotor.
14. Qual é o nome do complexo enzimático que forma o olho transcricional?
RESPONDA. complexo iniciador.
15. Qual é o nome da seção da molécula de DNA a partir da qual começa a síntese de RNA?
RESPONDA. Ponto de partida, local de início da transcrição.
16. Nomeie os nucleotídeos que estão no terminador e possivelmente participem da terminação da transcrição.
RESPONDA. G, C
17. Nomeie a estrutura secundária no terminador, que pode estar envolvida na terminação da transcrição,
RESPONDA. Grampo.
18. Quais são os nomes dos códons localizados no terminador e possivelmente envolvidos na terminação da transcrição.
RESPONDA. Códons sem sentido (sem sentido).
Debaixo O processamento do RNA é entendido como o processo de sua maturação, que ocorre durante e após sua transcrição e antecede o processo de tradução.
Em processamento tipos diferentes O RNA procede de maneiras diferentes. No entanto, o processamento de mRNA (mRNA) não ocorre em procariontes. Normalmente, o processamento de RNA é considerado no exemplo do mRNA eucariótico.
Como você sabe, o RNA é sintetizado no local de uma das fitas de DNA, e esse processo é chamado de transcrição. NO curso escolar geralmente seguido imediatamente pela transcrição é o processo de tradução, no qual o mRNA é usado como molde para a síntese de proteínas. No entanto, entre a transcrição e a tradução, o RNA sofre uma série de transformações, tornando-se funcionalmente ativo. Essas modificações são coletivamente chamadas de processamento. Algumas de suas etapas ocorrem já no momento da transcrição.
Consideremos o processamento do RNA mensageiro (mensageiro) eucariótico.
tampando. Mesmo na fase de transcrição, uma molécula de metilguanosina, que é uma guanosina de base nitrogenada metilada, é ligada à extremidade inicial (5") da molécula de RNA através de uma ponte de trifosfato (três resíduos de ácido fosfórico). primeiros dois nucleotídeos do mRNA. Esses processos são chamados de capping, formados boné(chapéu). Ele protege a molécula da degradação enzimática, participa de outros estágios de processamento e inicia a tradução.
Poliadenilação. Após a conclusão da transcrição, muitos nucleotídeos de adenina (de 100 a 250) são ligados à extremidade (3") do RNA. Uma extremidade poliadenila é formada - poli-A. Ela também realiza função de proteção impedindo a ação de enzimas degradantes.
Emenda. Uma molécula precursora de mRNA (pré-mRNA) é uma cópia de um segmento de DNA (gene) que inclui regiões não traduzidas (localizadas nas extremidades) e íntrons e éxons alternados. Os íntrons não participam da tradução e devem ser removidos antes da tradução. O splicing é o processo de corte de mRNA, remoção de íntrons e costura dos exons restantes.
Como resultado do splicing, o comprimento da molécula de mRNA é reduzido significativamente. O processo é catalisado por um complexo especial - spliceossomo, incluindo RNA nuclear pequeno e proteínas enzimáticas. Éxons podem ser reticulados jeitos diferentes(alternem de forma diferente, alguns podem ser omitidos). Esse fenômeno é chamado de emenda alternativa. Como resultado, um pré-mRNA pode dar origem a vários mRNAs diferentes, nos quais diferentes proteínas serão sintetizadas.
RNAs de transferência (tRNAs) também são frequentemente processados. No entanto, é diferente para eles, principalmente associado à metilação de nucleotídeos individuais. Como resultado, o tRNA assume sua forma característica e se torna ativo (capaz de se ligar a aminoácidos).
O processamento do RNA ribossômico (rRNA) se resume basicamente ao corte do transcrito comum (pré-rRNA), a partir das partes das quais são formadas três moléculas de rRNA diferentes (de quatro).
Após o processamento, moléculas de mRNA maduras, tRNA, subpartículas ribossomais formadas (contendo rRNA) são transportadas do núcleo para o citoplasma, onde, desempenhando cada uma de suas funções, proporcionam o processo de tradução (síntese proteica).
A RNA polimerase parará quando atingir os códons de parada. Com a ajuda de um fator de terminação de proteína, o chamado fator ρ (do grego ρ - "ro"), uma enzima e uma molécula de RNA sintetizada são separadas da matriz de DNA, que é transcrição primária, um precursor de mRNA ou tRNA ou rRNA.
Imediatamente após a síntese, os transcritos primários de RNA, por diversos motivos, ainda não apresentam atividade, são “imaturos” e posteriormente sofrem uma série de alterações, que são chamadas de processamento. Nos eucariotos, todos os tipos de pré-RNA são processados; nos procariontes, apenas os precursores de rRNA e tRNA são processados.
Durante a transcrição de segmentos de DNA que carregam informações sobre proteínas, são formados RNAs nucleares heterogêneos, que são muito maiores que o mRNA. O fato é que, devido à estrutura em mosaico de genes, esses RNAs heterogêneos incluem informações (exons)
e pouco informativo (íntrons) seções.
1. O splicing (em inglês splice - stick together end-to-end) é um processo especial no qual, com a participação de pequenos RNAs nucleares, os íntrons são removidos e os éxons são preservados.
2. O capeamento (cap inglês - cap) - ocorre mesmo durante a transcrição. O processo consiste em ligar o nucleotídeo terminal do pré-mRNA ao carbono 5' da N7-metil-guanosina ao 5'-trifosfato.
A "tampa" é necessária para proteger a molécula de RNA das exonucleases que atuam a partir da extremidade 5', bem como para ligar o mRNA ao ribossomo e iniciar a tradução.
3. Poliadenilação- com a ajuda da poliadenilato polimerase usando moléculas de ATP, de 100 a 200 nucleotídeos de adenil são ligados à extremidade 3" do RNA, formando uma cauda poli (A). A cauda poli (A) é necessária para proteger a molécula de RNA das exonucleases trabalhando com 3 "-end.
Os precursores de rRNA são moléculas maiores que os rRNAs maduros. Sua maturação é reduzida ao corte do RNA pré-ribossômico em formas menores, que já estão diretamente envolvidas na formação do ribossomo. Eucariotos têm 5S-, 5.8S-, 18S- e 28S-rRNA. Ao mesmo tempo, o 5S-rRNA é sintetizado separadamente, e o grande 45S-RNA pré-ribossômico é clivado por nucleases específicas com a formação
5,8S-rRNA, 18S-rRNA e 28S-rRNA.
No As moléculas de RNA ribossômico procariótico são completamente diferentes em suas propriedades(5S-, 16S-
23S-rRNA), que é a base para a invenção e uso de vários antibióticos na medicina
1. Formação na extremidade de 3" da sequência C-C-A. Para isso, alguns pré-tRNA da extremidade 3' nucleotídeos extras são removidos até que o tripleto seja "exposto" C-C-A, outros estão se juntando a essa sequência.
2. Formação de uma alça de anticódon ocorre por splicing e remoção de um íntron na parte central do pré-tRNA.
3. Modificação de nucleotídeos na molécula por desaminação, metilação, redução. Por exemplo, a formação de pseudouridina e di-hidrouridina.
Processamento de rRNA: corte do transcrito primário, metilação, splicing. Em eucariotos, todos os rRNAs são sintetizados como parte de um único transcrito. É cortado por exo e endonucleases em sRNAs maduros. O precursor contém 18, 5,8, 28S rRNA e é chamado de 45S RNA. O processamento do rRNA requer a participação do snRNA. Em alguns organismos, o precursor de RNA 28S contém insertos/intrans, que são removidos como resultado do processamento e os fragmentos de RNA são fundidos como resultado do splicing.
O precursor de rRNA upprocariótico contém 16, 23, 5S rRNA + vários precursores de tRNA. As extremidades 3 e 5' são unidas por pares de bases adjacentes complementares. Esta estrutura é clivada pela RNase III. Os ribonucleotídeos restantes são cortados por exonucleases/corte. O processamento da extremidade 5' do tRNA é realizado pela RNase, e a extremidade 3' é processada pela RNase. D.tRNA nucleotidil transferase completa a cauda CCA.
Em eucariotos, o precursor de tRNA contém um íntron, não está limitado a sequências conservadas e é construído na alça do anticódon. Requer a remoção de íntrons e splicing. O splicing é baseado no reconhecimento da estrutura secundária do tRNA e requer a participação de enzimas com atividade de nuclease (o RNA é dividido no limite exon-intron de ambos os lados) e ligase (reticulação de cones 3 e 5' livres) . Após a liberação, o intronatRNA se dobra em sua estrutura normal.
processamento de mRNA. Modificação da extremidade 5' (cobertura). Modificação da extremidade 3' (poliadenilação). Splicing de transcritos de mRNA primários, spliceossomo. Autosplicing. Emenda alternativa.
Processamento de pré-mRNA O eucarioto consiste em várias etapas:
1. Cortar sequências finais extra longas.
2. Fixação à extremidade 5' da sequência CEP, na qual está necessariamente presente a 7-metilguanosina, a partir da qual se inicia a CEP. Em seguida são 1-3 ribonucleotídeos metilados. Supõe-se que o CEP seja necessário para a estabilização do mRNA, impedindo sua clivagem por 5'-exonucleases, sendo também reconhecido pelo ribossomo. A formação de um CEP possibilita a realização de emendas.
3. Corte de íntrons e exons de splicing.
Como regra, o splicing envolve partículas especiais de ribonucleoproteína (RNPs) - pequenos RNPs nucleares (snRNPs), que incluem snRNAs ricos em uracila designados U1-U6 (às vezes chamados de ribozimas) e inúmeras proteínas. Essas partículas RNP nas junções de íntrons e éxons formam um complexo funcional chamado spliceossomos(splicessomas). As funções das partículas U são reconhecer locais de splicing. Em particular, a interface do usuário reconhece o local de splicing 5' e U2 reconhece o local de splicing 3'. Nesse caso, ocorre interação complementar e convergência entre esses sítios e as sequências correspondentes no RNA das partículas U1 e U2. Assim, ocorre o looping do íntron. Éxons vizinhos entram em contato uns com os outros como resultado da interação entre fatores que reconhecem éxons individuais.
Alguns íntrons são removidos com autosplicing, não requerendo componentes adicionais além dos próprios pré-mRNAs. O primeiro passo é quebrar a ligação fosfodiéster na posição 5' do íntron, o que resulta na separação do exon 1 da molécula de RNA contendo o íntron e o exon 2. localizado a montante da extremidade 3' do íntron. Em células de mamíferos, o sítio de ramificação contém uma sequência conservada, o nucleotídeo A chave nesta sequência está localizado na posição 18-28 bp a montante da extremidade 3' do íntron. Em levedura, esta sequência é UACUAAC. O íntron é removido na forma de um laço.
Em alguns casos, nem todos os éxons são transformados em sequências de aminoácidos. Como resultado, vários mRNAs são lidos de um gene - emenda alternativa. Além disso, o uso de promotores e terminadores alternativos pode alterar as extremidades 5' e 3' do transcrito.
4. Adição de nucleotídeos à extremidade 3' de uma sequência de 150-200 adenil nucleotídeos, realizada por poli(A)-polimerases especiais.
5. Modificação de bases na transcrição. Muitas vezes, durante a maturação do pré-mRNA, ocorrem transformações químicas de algumas bases, por exemplo, a transformação de uma base nitrogenada em outra (C em U ou vice-versa).
Assim, como resultado da transcrição, os ácidos ribonucleicos são formados. Assim, os ácidos nucléicos garantem a manutenção da vida celular armazenando e expressando informações genéticas, determinando a biossíntese de proteínas e obtendo determinadas características e funções pelo organismo.
Nas células bacterianas, os ribossomos se ligam à região de mRNA pronta que começa a se separar da matriz e imediatamente inicia a síntese de proteínas. Assim, um único complexo transcrição-tradução é formado, que pode ser detectado usando um microscópio eletrônico.
A síntese de RNA em eucariotos ocorre no núcleo e é espacialmente separada do local de síntese de proteínas - o citoplasma. Em eucariotos, o RNA recém-sintetizado se condensa imediatamente para formar muitas partículas adjacentes contendo proteínas. Essas partículas incluem RNA com aproximadamente 5.000 nucleotídeos de comprimento, cujo fio é enrolado em torno de uma estrutura proteica, formando assim complexos heterogêneos de ribonucleoproteínas nucleares (nRNPs). Eles são heterogêneos porque têm tamanhos diferentes. Alguns desses complexos são splicemossomas e estão envolvidos na remoção de inrões e exões de splicing de premRNA.
Após o processamento, as moléculas de mRNA eucarióticos maduros são reconhecidas por proteínas receptoras (incluídas nos poros nucleares), que facilitam o movimento do mRNA para o citoplasma. Ao mesmo tempo, as principais proteínas que compõem o hnRNP nunca saem do núcleo e escorregam do mRNA à medida que ele se move pelos poros nucleares.
No citoplasma, o mRNA novamente se combina com proteínas, mas já citoplasmáticas, formando mRNPs. Ao mesmo tempo, são detectadas partículas de mRNP livres (informossomos citoplasmáticos), bem como mRNPs associados a polissomos (complexos de ribossomos) (informassomos polissomais). Os miRNAs associados a polissomos são traduzidos ativamente. Proteínas associadas a informassomas fornecem armazenamento de mRNA no citoplasma em uma posição não traduzida. A transição do mRNA para polissomas é acompanhada por uma mudança nas proteínas - clivagem ou modificação de proteínas repressoras e ligação de proteínas ativadoras. Assim, em células eucarióticas O mRNA está sempre em complexo com proteínas que fornecem armazenamento, transporte e regulação da atividade do mRNA.
