14.5: Stabilność RNA

RNA Stability
JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
RNA Stability
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

33,110 Views

01:53 min
August 01, 2019

Overview

Nienaruszone nici DNA można znaleźć w skamieniałościach, podczas gdy naukowcy czasami mają trudności z utrzymaniem RNA w stanie nienaruszonym w warunkach laboratoryjnych. Różnice strukturalne między RNA i DNA leżą u podstaw różnic w ich stabilności i długowieczności. Ponieważ DNA jest dwuniciowe, jest z natury bardziej stabilne. Jednoniciowa struktura RNA jest mniej stabilna, ale także bardziej elastyczna i może tworzyć słabe wiązania wewnętrzne. Ponadto większość RNA w komórce jest stosunkowo krótka, podczas gdy DNA może mieć długość do 250 milionów nukleotydów. RNA ma grupę hydroksylową na drugim węglu cukru rybozy, co zwiększa prawdopodobieństwo pęknięcia szkieletu cukrowo-fosforanowego.

Komórka może wykorzystywać niestabilność RNA, regulując zarówno jego długowieczność, jak i dostępność. Bardziej stabilne mRNA będą dostępne do translacji przez dłuższy czas niż mniej stabilne transkrypty mRNA. Białka wiążące RNA (RBP) w komórkach odgrywają kluczową rolę w regulacji stabilności RNA. RBP mogą wiązać się z określoną sekwencją (AUUUA) w nieulegającym translacji regionie 3′ (UTR) mRNA. Co ciekawe, liczba powtórzeń AUUUA wydaje się rekrutować RBP w specyficzny sposób: mniej powtórzeń rekrutuje stabilizujące RBP. Kilka, nakładających się na siebie powtórzeń powoduje wiązanie destabilizujących RBP. Wszystkie komórki mają enzymy zwane RNazami, które rozkładają RNA. Zazwyczaj 5’cap i ogon poliA chronią eukariotyczne mRNA przed degradacją, dopóki komórka nie będzie już potrzebować transkryptu.

Powstające badania nad epitranskryptomiką mają na celu zdefiniowanie regulatorowych modyfikacji mRNA. Niedawno naukowcy odkryli ważną rolę metylacji w stabilności mRNA. Wydaje się, że metylacja reszt adenozyny (m6A) zwiększa translację i degradację mRNA. m6A odgrywa również rolę w reakcjach na stres, eksporcie jądrowym i dojrzewaniu mRNA. Obecność zmodyfikowanej reszty uracylu, pseudourydyny, również wydaje się odgrywać ważną rolę w regulacji RNA.

Transcript

RNA jest ruchomą, stosunkowo krótkotrwałą cząsteczką, która jest znacznie mniej stabilna strukturalnie i chemicznie w porównaniu z DNA. W RNA pięciowęglowa ryboza cukrowa ma grupę hydroksylową przy drugim węglu, podczas gdy dezoksyryboza ma pojedynczy wodór. Wodór z grupy hydroksylowej jest podatny na usunięcie w roztworach zasadowych. Kiedy tak się dzieje, ujemnie naładowany tlen, który pozostaje, jest w stanie złamać szkielet cukru fosforanowego.

Ponadto RNA jest zwykle jednoniciowe, co czyni go mniej stabilnym strukturalnie niż podwójna helisa DNA. Cząsteczki RNA są również znacznie krótsze niż cząsteczki DNA, więc są bardziej podatne na degradację na swoich końcach. Czynniki zewnętrzne mogą również wpływać na stabilność RNA. Na przykład określone egzonukleazy w cytoplazmie zwane RNazami rozkładają RNA, które nie są aktywnie translowane. Inne białka, znane jako białka wiążące RNA, wpływają na stabilność poprzez rozpoznawanie i wiązanie się ze specyficznymi sekwencjami nukleotydów RNA.

Transkrypty mRNA z elementami bogatymi w AU, zwykle powtórzeniami AUUUA, w swoich trzech pierwszych nieulegających translacji regionach lub trójelementowych UTR, przyciągają różne klasy białek wiążących RNA o przeciwstawnych rolach. Niektóre z tych białek zwiększają stabilność mRNA i zwiększają translację białek, gdy są związane z trójpierwszym UTR, podczas gdy inne destabilizują transkrypt, dzięki czemu ulega on szybszej degradacji. W związku z tym czas, w którym cząsteczka RNA jest dostępna do translacji, jest zmienny i zależy od wielu czynników.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for