Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

14.7: Типы РНК
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Типы РНК
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

14.7: Типы РНК

Обзор

В синтезе белка участвуют три основных типа РНК: РНК-мессенджер (мРНК), передача РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК). Эти РНК выполняют различные функции и могут быть широко классифицированы как белок кодирования или некодирующих РНК. Некодирующие РНК играют важную роль в регуляции экспрессии генов в ответ на изменения в развитии и окружающей среде. Некодирующие РНК в прокариотах можно манипулировать для разработки более эффективных антибактериальных препаратов для использования человеком или животными.

РНК выполняет разнообразные, но совместные функции во время синтеза белка

Центральная догма молекулярной биологии гласит, что ДНК содержит информацию, которая кодирует белки и РНК использует эту информацию для прямого синтеза белка. Различные типы РНК участвуют в синтезе белка. Основываясь на том, кодируют ли они белки, РНК широко классифицируется как кодируемая белком или некодирующей РНК.

Посланник РНК (мРНК) является белок кодирования РНК. Он состоит из кодонов-последовательностей трех нуклеотидов, кодируемых конкретной аминокислотой. Передача РНК (тРНК) и рибосомной РНК (рРНК) являются некодирующей РНК. tRNA действует как молекула адаптера, которая считывает последовательность мРНК и помещает аминокислоты в правильном порядке в растущей полипептидной цепи. рРНК и другие белки составляют рибосому – место синтеза белка в клетке. Во время перевода рибосомы перемещаются по нити мРНК, где они стабилизируют связывание молекул тРНК и катализируют образование пептидных связей между аминокислотами. Таким образом, различные типы РНК выполняют специфические, но взаимодополняющие функции при синтезе белка.

Некодирующие РНК в Эукариоте регулируют экспрессию генов

Некодирующие РНК, кроме тРНК и рРНК, первоначально считались «геномными хламами», поскольку они не кодируют белки. Тем не менее, их роль в регулировании экспрессии генов были обнаружены в течение последних нескольких десятилетий и продолжают активно исследоваться. В зависимости от их длины, некодирующие РНК могут быть классифицированы как небольшие регуляторные РНК (Lt; 100 нуклеотидов) или длинные некодирующие РНК (Nogt; 200 нуклеотидов).

Как небольшие регуляторные РНК, так и длинные некодирующие РНК регулируют экспрессию генов, изменяя различные этапы транскрипции и перевода. Некодирующие РНК влияют на сращивание мРНК – удаление белковых некодирующих сегментов и присоединение к последовательностям кодирования белка. Таким образом, они контролируют образование различных вариантов белка из одного гена. Небольшие регуляторные РНК, такие как микроРНК (миРНК) и малые интервентирующие РНК (сиРНК), связываются с дополнительными последовательностями на мРНК и препятствуют синтезу белка либо путем блокирования доступа механизма перевода к мРНК, либо путем деградации самой мРНК. Длинные некодирующие РНК взаимодействуют с ферментами, которые химически модифицируют ДНК и гистоны - белки, которые помогают упаковать ДНК в ядро, - либо активировать, либо подавлять транскрипцию.

Некодирующие РНК в Законе Прокариоты как экологические датчики

РНК-опосредованная регуляции экспрессии генов широко распространена у бактерий. Регуляторные последовательности в мРНК, называемые рибосвитами, действуют как датчики окружающей среды, выявляя изменения температуры и уровня питательных веществ.

Регулирование на основе Рибосвича зависит от формирования двух взаимоисключающих и стабильных конформаций вторичной структуры РНК. Вторичная структура переключается между двумя конформациями, чтобы включить или выключить экспрессию генов в ответ на изменения окружающей среды. Например, когда бактерии Listeria monocytogenes заражают хозяина, более высокая температура тела хозяина разрушает вторичную структуру в 5' непереведенной области бактериальной мРНК. Это обнажает рибосомно-связывающее место на мРНК и инициирует перевод белка, позволяя бактериям жить и расти в организме хозяина.

Рибосвити можно манипулировать для разработки эффективных антибактериальных препаратов

Некоторые рибоскопы обнаруживают конечные продукты метаболических путей и служат в качестве контроля обратной связи для транскрипции или перевода. Например, тиамин пирофосфат рибосвич регулирует биосинтез тиамина у бактерий. Когда адекватная концентрация тиамина была синтезирована, он связывается с рибосвичем и изменяет его конформацию. Это изменение в конформации блокирует сайт инициации перевода и останавливает синтез белка.

Соединения, которые очень напоминают тиамин по структуре, изучаются в качестве потенциальных антибактериальных агентов. Эти препараты предназначены для связывания рибосвича в отсутствие тиамина и вызвать конформацию изменения, которые блокируют перевод белков, необходимых для биосинтеза тиамина. Так как бактерии не смогут производить это питательное вещество, он перестанет расти и в конечном итоге умрет. Поскольку рибосвиты чаще встречаются в прокариотах, чем эукариоты, рибосвич-таргетинг антибактерий будет иметь минимальное негативное воздействие на млекопитающих хозяев.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter