Peter Javorský BNK I 2003/2004

Transkript

1 P6/1 Posttranskripčné úpravy primárnych transkriptov RNA (modifikácia a zostrih hnrna do mrna, úprava pre-rrna a pre-trna, úprava primárnych transkriptov v mitochondriách) modifikácia hnrna: fyzikálne a chemické zmeny, ktoré prebiehajú po transkripcii (okrem zostrihu), pričom nedochádza ku zmene primárnej štruktúry a v nej uloženej genetickej informácii v tvorba komplexov hnrna s proteínmi v úprava 5 - konca hnrna s tzv. čapičkou (čiapočkou) v polyadenylácia 3 - konca proteíny, ktoré sa špecificky viažu na hnrna sa označujú ako hnrnp, tie ktoré sa viažu k malým jaderným RNA ako snrnp a komplexy snrnp a snrna ako snrnp-častice -riadia v spliceozóme proces zostrihu hnrnp proteíny ovplyvňujú konformáciu hnrna, čím ju pripravujú na posttranskripčné úpravy, majú vplyv na transport mrna do cytoplazmy, kde vznikajú komplexy s mrnp, ktoré majú vplyv na reguláciu translácie

2 P6/2 Úprava 5 -konca s čapičkou m 7 G sa vyskytuje na 5 -konci hnrna 5 -konci cytoplazmatickej mrna na čapičku sa viažu CBP-proteíny, ktoré sa zúčastňujú translácie typ 0, tj. m 7 G5 ppp5 N 1 pn 2 p, tj metylácia len G typ1, tj. m 7 G5 ppp5 N 1 mpn 2 p, tj, metylácia G a N 1 typ 2, tj. m 7 G5 ppp5 N 1 mpn 2 mp, tj. metylácia G, N 1 a N 2 Polyadenylácia 3 -konca zostavovanie komplexu štiepenie iniciačná fáza polyadenylácie elongačná fáza polyadenylácie terminácia polyadenylácia ma význam pri transporte do cytoplazmy a stabilizácii mrna v cytoplazme

3 P6/3 Polyadenylácia 3 -konca poly-(a)-polymeráza

4 P6/4 Zostrih (splicing) mrna U1- U2- U5- Transesterifikácia 1. transesterifikácia 2. transesterifikácia

5 P6/5 Reakcie transesterifikácie

6 P6/6 Priebeh monomolekulárneho zostrihu hnrna Rozoznanie miesta zostrihu a vetvenia v vznik CC a A komplexu v tvorba komplexu U4-U6-U5- snrnp v tvorba spliceozómu, ktorý katalyzuje transesterifikáciu pri zostrihu hrna (B1,B2,C1,C2), elypsoidné častice (60S) podobn ribozómom, po zostrihu sa rozpadajú na pôvodné častice v B2-spliceozóm v oddelenieu1-snrna v C1-spliceozóm v prvý krok transesterifikácie, vznik U4-U1-U6-U5 komplexu v C2-spliceozóm (druhý krok transesterifikácie) procesu zostrihu sa zúčastňuje asi 100 PRP proteínov (pre-rna proteíny)

7 P6/7 Bimolekulárny zostrih hnrna (prebieha na dvoch rôznych molekulách primárneho transkriptu, výsledkom zostrihu je molekula mrna, ktorá vznikla spojením exónov z rôznych primárnych transkriptov, bol zistený u trypanozómov a nematód, mechanizmus zostrihu nie je uplne objasnený) miesto lasovitej RNA sa vytvára tzv. vetvená RNA

8 P6/8 Alternatívny zostrih hnrna (konštitutívny zostrih)

9 P6/9 Zostrih kombinačných exónov Alternatívny zostrih je jedným z faktorov, ktoré určujú produkciu rôznych proteínových izoforiem kódovaných rovnakým génom pri diferenciacii tkanív

10 P6/10 Zostrih hnrna u prekrývajúcich sa transkripčných jednotiek

11 P6/11 Posttranskripčné úpravy pre-rrna (obsahuje prepis génov pre 18S-, 5,8S-, 28S-rRNA, ktoré sú lokalizované v jadierku kde prebieha aj ich prepis do pre-rrna) pre-rrna obsahuje intróny a exóny, intróny sa vyštepujú ale exóny sa po zostrihu nespájajú pri prepise dochádza tiež k metylácii pre-rrna, hlavne v časti pre 18S- a 28S-rRNA 5S-rRNA, vzniká prepisom transkripčnej jednotky génu pre 5S-rRNA v jadre, kde sa vyskytuje až v 2500 repetíciách Postranskripčné úpravy pre-trna (pre-trna nemá sekvencie pre miesta zostrihu, zostrih prebieha za účasti endonukleázy a RNA-ligázy) endonukleáza štiepi obidve miesta zostrihu za vzniku 2, 3 -cyklického fosfátu a 5 -OH-konca, pričom je potrebný ATP

12 P6/12 Zostrih pre t-rna u kvasiniek a vyšších rastlín

13 P6/13 Zostrih pre-trna u cicavcov

14 P6/14 Posttranskripčné úpravy primárnych transkriptov genofóru mitochondrií (primárne transkripty mtdna u cicavcov nepodliehajú úprave s čapičkou a nezačínajú vedúcou sekvenciou, ale priamo s iniciačným kodónom AUG. Končia na 3 -konci nukleotidom obsahujúcim uracil alebo adenín, kde sa polyadenulujú, takže sa vytvorí terminačný kodón UAA. Polyadenylácia je najdôležitejšia posttranskripčná úprava primárnych mitochondriálnych transkriptov

15 P6/15 Editácia RNA (editácia je jeden zo spôsobov posttranskripčných úprav, ktoré boli zistené v mitochodriách trypanozóm, Physarum polycephalum, vyšších rastlín, u génov pre apolipoproteín a cicavcov je to posttranskripčná úprava genetickej informácie obsiahnutej v géne, ktoréj výsledkom je editovaná RNA, ktorá však predstavuje RNA vyznačujúcou sa primárnou štruktúrou, ktorej informácia neodpovedá informácii zapísanej v tomto géne (kryprogény)... ACACGACATAGC... transkripcia... UGUGCUGUAUCG... translácia... Cys Ala Val Ser... keď medzi G a U prvého kodónu vložíme štyri U... UGUUUUGCUGUAUCG... translácia... Cys Phe Cys Cys Ile... proces editácie nie je náhodný, riadia ho grna (riadiace RNA, 50-80N dlhé), oblasť na mrna, s ktorou sa grna páruje sa označuje ako kotva, poznáme inzerčný, delečný a substitučný (konverzia nukleotidov enzýmovou katalýzou) spôsob editácie mrna

16 P6/16 Inzerčný spôsob editácie mrna prebiehajúci transesterifikáciou

17 P6/17 Inzerčný spôsob editácie mrna pomocou endonukleolytického štiepenia a ligácie po naštiepení mrna endonukleázou sa voľný 3 -koniec grna spojí pomocou ligázy na voľný pg-koniec mrna ďalším štiepením s endonukleázou sa uvoľní 5 -koniec pupg jedného fragmentu mrna a 3 -koniec A OH jej druhého fragmentu voľné fragmenty mrna sa spoja s ligázou a v editačnom mieste sa snimi spáruje grna

18 P6/18 Samozostrih autokatalytický proces, prebiehajúci transesterifikáciou, ktorý nevyžaduje prítomnosť proteínov a enzýmov (prebieha v in vitro podmienkach, je menej efektívny) týmto procesom sa vyznačuje len RNA s vlastnosťami ribozýmu (katalyzuje štiepenie a ligáciu RNA substrátov bez prítomnosti enzýmov) alebo intrónová RNA Intróny prvej skupiny: ich samozostrih môže prebiehať len za prítomnosti guanozínu ako kofaktora, ktorý je primárnym donorom OH-skupiny pri transestrifikáčných reakciách Intróny druhej skupiny: samozostrih prebieha bez prítomnosti guanozínu, miesto neho využívajú aktivovanú 2 -hydroxylovú skupinu adenozínu, ktorá sa nachádza v mieste vetvenia

19 Kontrolné otázky: 1. Modifikácia hnrna 2. Zostrih mrna (mono a bimolekulárny mechanizmus) 3. Posstranskripčné úpravy r-rna a t-rna 4. Editácia RNA a samosostrih