ve srovnání s eukaryoty (životnost v řádu hodin) u prokaryot kratší (životnost v řádu minut) na životnost / stabilitu molekuly mají vliv

Transkript

1 Urbanová Anna

2 ve srovnání s eukaryoty (životnost v řádu hodin) u prokaryot kratší (životnost v řádu minut) na životnost / stabilitu molekuly mají vliv strukturní rysy mrna proces degradace každá mrna v buňce má jinou stabilitu

3 doba, po kterou molekula mrna setrvává v buňce, ovlivňuje množství translatovaného proteinu (jedna molekula mrna je překládána mnohokrát) každá molekula mrna je nakonec degradována buňkou až na nukleotidy rozdílné délky životnosti mrna pomáhají buňce determinovat hladinu každého proteinu proteiny, kterých je v buňce hodně, jsou překládány z mrna, která má dlouhou životnost proteiny s nízkou hladinou exprese nebo takové, jejichž množství v buňce je regulováno rychlými změnami, jako odpověď na signál vyslaný buňkou, jsou typicky syntetizovány z mrna, která má krátkou životnost

4 je vysoce organizovaný buněčný proces, na kterém se podílí více proteinových složek schopnost rychle se přizpůsobovat změnám prostředí důležitá pro prokaryota základní roli při degradaci mrna má degradosom DEGRADOSOM multiproteinový komplex složený z endoribonukleasy (RNase E), exoribonukleasy (polynukleotidová fosforylasa), helikasy (RhlB) a enolasy vysoká podobnost zprostředkovatelů degradace napříč evolucí (některých)

5 rychlost degradace kontroluje genovou expresi úroveň exprese genů je primárně určena třemi faktory účinností transkripce DNA do mrna stabilitou mrna četností překladu mrna do proteinů neexistuje žádný vztah mezi délkou mrna a její životností v organismu dáno specifitou RNas jsou schopny rozpoznat štěpná místa rovnoměrně rozložená napříč celou mrna

6 většina RNas, které se účastní degradace se zároveň podílejí i na zpracování rrna nebo trna 3 zástupci endonukleas: RNasa III, RNasa P a RNasa E

7 RNasa III dsrna specifická endonukleasová aktivita podíl na dozrávání 16S a 23S podjednotek rrna RNasa III se také podílí na odbourávání mrna, jejíž ribozomální vazebná místa jsou obsazena antisense RNA další případy, kdy štěpení RNasou III vyvolá strukturní modifikace mrna, nemění stabilitu, ale zlepšuje účinnost translace

8 RNasa P jedná se ribozym = ribonukleová kyselina mající enzymatickou aktivitu nutná pro normální a efektivní transkripci různých malých nekódujících RNA genů (trna, 5S rrna atd.) RNasa E potenciální hlavní faktor při rozpadu mrna potřebná pro zrání 5S podjednotky rrna inaktivací genu pro RNasu E se u termosenzitivních kmenů stabilizuje mrna složky: N-terminální doména - vykazuje endonukleolytickou činnost (poly A a poly U nukleolytická aktivita) C-terminální doména - obsahuje vazebná místa pro polynukleotidovou fosforylasu, RhlB helikasu a enolasu

9 PNPasa a RNasa II dvě hlavní exonukleázy degradují mrna na mononukleotidy PNPasy fosforolytická činnost RNase II hydrolytická aktivita nepřímo brání degradaci polya 3 - konce mrna PNPasou zajímavost mutace v genech pro oba enzymy neživotaschopní jedinci mutace pouze jednoho životaschopní jedinci

10 helikasy ATP-dependentní rozplétají dsrna/dsdna rozplétají vlásenky a tím napomáhá ve funkci PNPase funkce enolas v degradosomu zatím není objasněna

11 stabilizace vlásenky na 5 - konci a degradace mrna ve směru 5 3 segment na 5 - konci některých pomalu degradovaných mrna může struktury stabilizovat (např. ompa) na 5 - konci jsou sekundární struktury (zachovány u bakterií) nezbytné pro stabilitu mrna (labilní mrna jsou stabilizované, pokud je na jejich 5 - konci tento strukturální motiv přidán) RNasa E primárně komunikuje s 5 - koncem mrna mrna vytváří komplex s ribozomem, tím se znepřístupní štěpné místo = stabilizační faktor

12 předpokládán výskyt enzymů s 5 3 exonukleasovou aktivitou další teorie : exonukleolyticky naštěpení na malé fragmenty a následné odbourání ve směru 3 5 hromadění fragmentů mrna (částečný důkaz) alternativní model, který bere v úvahu ochranný účinek stabilizačních struktur na 5 -konci a závislost RNasy E na 5 konci předpokládá, že RNasa E se spojuje s 5 - koncem mrna a migruje podél molekuly smyčky na mrna zapříčiní, že RNasa E je fixována na jednom místě a nemůže pokračovat dál po řetězci mrna obsahuje víc štěpných míst v různé vzdálenosti od 5 konce a tvoří tím základ pro degradaci ve směru 5 3

13 stabilizace mrna vlásenkou na 3 - konci a degradace mrna ve směru 3 5 stabilní vlásenky se nachází na 3 - konci mnoha mrna (Rho, REP motivy) poskytují ochranu před degradací exonukleasami PNPase a RNase II (3 5 aktivita) rychlost určující krok k rozpadu pokud chybí stabilizační vlásenky na 3 - konci, je mrna degradována velmi rychle PNPasou terminální vlásenka by mohla být použita jako odrazový můstek pro PNPasu a degradosom zahájí exonukleolytickou degradaci mrna hypotéza podpořena pokusy, kdy byl polya konec přidán posttranskripčně k sekundární struktuře mrna a destabilizoval jí

14 modře : RNA a nukleotidy podléhající degradaci, možnost odstranění ochranné vlásenky zeleně : polya 3 - konec červeně : enzymy žlutě : endonukleasy, které odstraňují sekundární struktury na 3 -konci a tím vystavují mrna exonukleasam růžově : koncové úpravy při součinnosti výše uvedených enzymů žluté kolečko : ukázka toho, jak může být polyadenylový 3 -konec využit jako můstek pro RNasu, která se díky tomu dostane k tělu mrna a může štěpit i uvnitř struktury

15 na úrovni exprese Rnas RNasy III, RNasy E a PNPasy pokud je v buňce jejich nadbytek, rozkládají vlastní mrna a tím snižují množství enzymů v buňce

16