14.6: Przetwarzanie pre-mRNA

W komórkach eukariotycznych transkrypty utworzone przez polimerazę RNA są modyfikowane i przetwarzane przed opuszczeniem jądra. Nieprzetworzony RNA nazywany jest prekursorowym mRNA lub pre-mRNA, aby odróżnić go od dojrzałego mRNA.

Gdy około 20–40 rybonukleotydów zostanie połączonych razem przez polimerazę RNA, grupa enzymów dodaje “czapkę” do rosnącego 5’ końca transkrypcji. W tym procesie 5’ fosforan zastępuje się modyfikowaną guanozyną, do której przyłączona jest grupa metylowa (7-metyloguanozyna). To 5’ cap pomaga komórce odróżnić mRNA od innych typów RNA i odgrywa rolę w późniejszej translacji.

Podczas transkrypcji lub wkrótce po niej duży kompleks zwany spliceosomem wycina różne części transkryptu pre-mRNA, ponownie łącząc pozostałe sekwencje. Sekwencje RNA pozostające w transkrypcie nazywane są “eksonami” (sekwencjami wyrażonymi), natomiast usunięte części nazywane są “intronami”. Co ciekawe, pojedynczy segment RNA może być eksonem w jednym typie komórki i intronem w innym. Podobnie pojedyncza komórka może zawierać wiele wariantów transkryptu genu, który został poddany alternatywnemu składaniu, umożliwiając produkcję wielu białek z jednego genu.

Po zakończeniu transkrypcji enzym dodaje około 30–200 nukleotydów adeninowych do reszty 3’ końca cząsteczki pre-mRNA. Ten ogon poli-A chroni mRNA przed degradacją w cytoplazmie. Dojrzałe mRNA następnie opuszcza jądro w celu translacji.

W komórkach eukariotycznych nowo transkrybowane mRNA nazywane jest mRNA prekursorowym lub pre-mRNA. Każdy pre-mRNA otrzymuje dwie ważne modyfikacje. Jeden na piątym pierwszym końcu cząsteczki, zwanym czapeczką, a drugi na trzypierwszym końcu cząsteczki, zwany ogonem.

Pięciokrotna kapecz składa się z pojedynczej 7-metyloganozyny, zmodyfikowanego nukleotydu guaniny, który jest przyłączony do pierwszego nukleotydu pre-mRNA za pomocą wiązania trifosforanowego. Specyficzna sekwencja nukleotydów w kierunku końca transkryptu pre-mRNA, zwykle A, A, U, A, A, A, A, zwana sygnałem poliadenylacji, rekrutuje białko wiążące RNA i kieruje enzymem, endonukleazą, do przecięcia transkryptu na trzech głównych końcach sekwencji sygnałowej. Inny enzym, polimeraza poliadenylanowa, dodaje następnie długi ciąg nukleotydów adeninowych, aż 200, do trzech głównych końców transkryptu.

Pięciokrotna czapeczka i trzypierwszorzędny ogon poli-A chronią końce transkryptu przed degradacją. Trójgłówny ogon sygnalizuje również cząsteczkom transportowym, że transkrypt mRNA jest gotowy do opuszczenia jądra. Na zewnątrz jądra czapeczka pięcioma liczbami pierwszymi pomaga rybosomowi przyłączyć się do transkryptu, aby mógł rozpocząć translację.

Ostatnią istotną zmianą w transkryptie RNA jest usunięcie niekodujących sekwencji zwanych intronami. Kompleks białek i RNA, zwany spliceosomem, szuka markerów na końcach intronów, wycina introny z transkryptu i łączy ze sobą pozostałe eksony, które są sekwencjami kodującymi białka.