Question 1

מהו פירוק mRNA המתווך על ידי קודוני עצירה מוקדמים (nonsense-mediated mRNA decay) ומדוע הוא חשוב?

Accepted Answer

פירוק mRNA המתווך על ידי קודוני עצירה מוקדמים (NMD) הוא נתיב לבקרת איכות המזהה ומפרק מולקולות mRNA המכילות קודוני עצירה מוקדמים. כאשר ריבוזום נתקל בקודון עצירה לפני الاكسון האחרון במהלך תרגום הבדיקה, מגויסים גורמי NMD כדי לפרק את ה-mRNA הפגום. מנגנון ניטור זה מבטיח שייוצרו חלבונים תפקודיים בלבד, ובכך הוא מבצע ברירה של שילובים גנטיים השומרים על תפקוד תאי תקין.

Question 2

כיצד עוזרים קומפלקסים של צומת אקסונים (exon junction complexes) בזיהוי של מולקולות mRNA פגומות?

Accepted Answer

קומפלקסים של מחיבורי אקסונים (EJCs) נקשרים ל-mRNA בכל אתר שחבור במהלך עיבוד ה-pre-mRNA. במהלך תרגום ניסיוני, הריבוזום דוחף את ה-EJCs בעודו נע לאורך ה-mRNA. אם קודון עצירה מופיע לפני הסרת ה-EJC האחרון, ה-EJC הקשור מאותת כי ה-mRNA פגום, ובכך מפעיל את ה-NMD וגיוס של מנגנוני פירוק.

Question 3

איזה תפקיד ממלאים חלבוני Upf בפירוק mRNA?

Accepted Answer

חלבונים ממשפחת Upf (‏Upf1, Upf2 ו-Upf3) פועלים בשיתוף פעולה כדי לזהות ולהמיס מולקולות mRNA פגומות. Upf1 הוא RNA helicase תלוי-ATP הפורם את ה-RNA, בעוד ש-Upf2 ו-Upf3 מסייעים להבחין בין מולקולות mRNA תקינות לפגומות. Upf3 נקשר למתחמי צומת אקסונים (exon junction complexes) וגייס אקסונוקליאזות המפרקות את ה-mRNA המסומן, ובכך מבטיח פירוק מבוקר של תמלילים שאינם תפקודיים.

Question 4

במה נבדלות מוטציות חסר (nonsense mutations) מקודוני עצירה רגילים?

Accepted Answer

קודוני עצירה רגילים (UAA, UAG, UGA) מופיעים באקסון האחרון ומסיימים את התרגום באופן תקין. מוטציות נונסנס (nonsense mutations) יוצרות קודוני עצירה מוקדמים בתוך מסגרת הקריאה של אקסונים מוקדמים יותר, מה שגורם לסינתזה חלקית של פוליפפטיד. חלבונים חלקיים אלו הם בדרך כלל לא פעילים, אך מדכרי נונסנס (nonsense suppressors) – מוטציות בגנים של tRNA המייצרות tRNA מדכרי ייעודיים – יכולים להטמיע חומצות אמינו באתרי סיום מוקדמים כדי לשחזר את התפקוד.

Question 5

מדוע NMD נצפה בתדירות גבוהה יותר באורגניזמים בעלי אינטרונים ארוכים יותר?

Accepted Answer

באורגניזמים בעלי אינטרונים ארוכים יותר קיימת סבירות גבוהה יותר למולקולות mRNA שאינן שחוררות (spliced) באופן מלא, וששומרות על קודוני Nonsense במסגרת הקריאה. תמלילים פגומים אלה חומקים מעיבוד רגיל ומגיעים לציטוזול, שם הריבוזום מזהה את קודון העצירה המוקדם במהלך תרגום הבדיקה. אזורי האינטרונים הארוכים יותר מגבירים את ההסתברות לשגיאות שחירה המייצרות מולקולות mRNA פגומות אלו, הדורשות פיקוח על ידי מסלול ה-NMD.

Question 6

מה קורה במהלך שלב תרגום הבדיקה של ה-NMD?

Accepted Answer

תרגום ניסיוני מתרחש בעת שה-mRNA יוצא מנקב הגרעין, כאשר ריבוזום סורק את התמליל כדי לבדוק שגיאות. בשלב זה, הריבוזום מזיז קומפלקסים של מחוברים אקסוניים (EJCs) תוך כדי התרגום. אם הריבוזום מגיע לקודון עצירה בעוד ש-EJCs נשארים קשורים במורד הרצף, התרגום מסתיים בטרם עת ותגובת ה-NMD מופעלת כדי לפרק את ה-mRNA הפגום.

Question 7

כיצד יכולים tRNAs מדכים (suppressor tRNAs) להציל גנים עם מוטציות nonsense?

Accepted Answer

tRNA מדכאים (Suppressor tRNAs) הם tRNA ייעודיים המיוצרים כתוצאה ממוטציות בגנים של tRNA. tRNA אלו יכולים לזהות קודוני סיום מוקדמים ולהטמיע חומצות אמינו במיקומים אלו במקום להפסיק את התרגום. על ידי מתן אפשרות לתרגום להמשיך מעבר למוטציית ה-nonsense, tRNA מדכאים מאפשרים לריבוזום לייצר פוליפפטיד שלם ופוטנציאלית תפקודי מגנים שאלמלא כן היו מנוטרלים.

Practice תרגול: דעיכת mRNA בתיווך שטויות Quiz