11.3: Редактирование РНК

Редактирование РНК — это посттранскрипционная модификация, при которой нуклеотидная последовательность мРНК-предшественника (пре-мРНК) изменяется путем вставки, делеции или модификации оснований. Степень редактирования РНК варьируется от нескольких сотен оснований в митохондриальной ДНК трипаносом до всего лишь одного основания в ядерных генах млекопитающих. Даже одно изменение основания в пре-мРНК может превратить кодон одной аминокислоты в кодон другой аминокислоты или стоп-кодон. Этот тип перекодирования может существенно повлиять на структуру и функцию белка и привести к образованию нескольких вариантов белка из одного гена.

Инсерционное и делеционное редактирование РНК

Инсерционное и делеционное редактирование РНК включает добавление и удаление определенных нуклеотидов или последовательностей нуклеотидов из пре-мРНК. При редактировании РНК в митохондриях некоторых патогенных трипаносом добавляются сотни некодирующих уридинов и удаляются специфические остатки уридина из пре-мРНК. Эти добавления и удаления выполняются ферментным комплексом, называемым Эдосомой. Эдитосома управляется специальным транскриптом РНК, известным как направляющая РНК (гРНК). гРНК прикрепляется к целевой области пре-мРНК с помощью комплементарной якорной последовательности длиной 10-15 нуклеотидов. гРНК также имеет матричную последовательность, которая сообщает эдитосому о местоположении и количестве остатков уридина, которые необходимо добавить или удалить в пре-мРНК. Более 50% митохондриальной РНК некоторых трипаносом образуется за счет присоединения остатков уридина.

Заместительное редактирование РНК

Заместительное редактирование РНК путем модификации оснований наблюдается у высших эукариот, у которых основание модифицируется без изменения длины пре-мРНК. У позвоночных наиболее распространенным типом редактирования РНК являются реакции дезаминирования с участием аденозина и цитидина. Аденозин дезаминируется до инозина с помощью единственного фермента, известного как аденозиндезаминаза, действующего на РНК (ADAR). Чтобы распознать сайт редактирования, ADAR нуждается в двухцепочечной структуре РНК, образованной между целевой областью и расположенной ниже комплементарной интронной областью пре-мРНК. У позвоночных обнаружено три типа ферментов ADAR. Ферменты ADAR1 и ADAR2 обнаруживаются в различных тканях, тогда как ADAR3 специфичен для мозга некоторых видов. Другой, менее распространенный тип редактирования РНК наблюдается в гене ApoB млекопитающих, где цитидин модифицируется в уридин. Это достигается с помощью комплекса ферментов, включая каталитический полипептид 1, редактирующий мРНК аполипопротеина B (APOBEC1). Хотя редактирование РНК является относительно редким явлением у позвоночных, дефекты этого процесса могут вызывать ряд заболеваний, связанных с центральной нервной системой, таких как боковой амиотрофический склероз, эпилепсия, депрессия и шизофрения.

Редактирование РНК это процесс, в котором последовательность нуклеотидов в предшественнике или пре-мРНК изменяется после транскрипции. Это позволяет организму производить различные формы белка, не изменяя последовательность ДНК. Редактирование мРНК в позвоночных результат сайт-специфического дезаминирования основания.

Это реакция, где аминогруппа удаляется из азотистого основания, аденина или цитозина. Когда аденозин деаминируется, он преобразуется в инозин. Инозин очень напоминает гуанозин и может обмануть трансляционную машину, которая прочитает его, как гуанозин.

Эта реакция является наиболее распространенным типом редактирования РНК у животных и катализируется ферментом действует аденозиндеаминазой, действующей на РНК или АДАР. ADAR распознает пре-мРНК петлю-шпильку, образованную на переходе экзон-интрон, и редактирует специфический аденин, присутствующий на экзоне. У позвоночных, АДАР редактирует пре-мРНК рецептора глютамата.

Специфический кодон CAG модифицирован в CIG, который затем считывается рибосомой как CGG. Эта операция заменяет глютамин на аргинин в конечном белке. Второй тип редактирования мРНК происходит, когда цитидин деаминирован до уридина.

Редактирование аполипопротеина B в пре-мРНК хорошо известный пример. Существует два типа аполипопротеина B Больший, специфический дляпечени Апо В 100 и меньший, специфический для кишечника Апо B 48. Одна и та же пре-мРНК кодирует оба белка.

Однако, специфический для кишечника комплекс ферментов действует на конкретный цитозин рядом с центром пре-мРНК, превращая CAA кодон в UAA, стоп-кодон. Это приводит к производству усечённого белка Aро B 48 в кишечнике. В то время как неизменённый аполипопротеин B пре-мРНК производит белок Apo B 100 обычной длины в печени.