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14.6:

前駆体mRNAのプロセッシング

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pre-mRNA Processing

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講師]真核細胞では、新しく転写されたmRNAをmRNAの前の形、またはmRNA前駆体と呼びます。各mRNA前駆体には2つの重要な変更が加えられます。1つは、分子の5プライム末端にありキャップと呼ばれ もう1つはテールと呼ばれ、分子の3プライム末端にあります。5プライムキャップは、単一の7-メチルグアノシンと 修飾されたグアニンヌクレオチドで構成され、mRNA前駆体の最初のヌクレオチドに 三リン酸結合によってくっ付いています。mRNA前駆体転写産物の末端に向かう 特定のヌクレオチド配列は、通常、A、A、U、A、A、Aであり、ポリアデニル化シグナルと呼ばれ、RNA結合タンパク質を動員し、エンドヌクレアーゼという酵素に指示して、シグナル配列の3プライム末端で転写産物を切断します。次に、別の酵素であるポリアデニル酸ポリメラーゼが、200ものアデニンヌクレオチドの長いストリングを 転写産物の3プライム末端に追加します。5プライムキャップと3プライムポリAテールは、転写産物の末端を分解から保護します。3プライムテールは、mRNA転写産物が 核を離れる準備ができていることを 分子に伝達する信号も送ります。核の外側では、5プライムキャップは、リボソームが転写産物に結合するのを助け、転写を開始できるようにします。RNA転写産物に対する最後の主要な変更は、イントロンと呼ばれる非コード配列の除去です。スプライソソームと呼ばれるタンパク質とRNAの複合体は、イントロンの末端でマーカーを検索し、転写産物からイントロンを切り取り、残りのエクソンを結合します。エクソンは、タンパク質をコードする配列です。

14.6:

前駆体mRNAのプロセッシング

真核細胞では、RNAポリメラーゼによって作られた転写産物は、核を出る前に修飾され、処理されます。処理されていないRNAは、成熟したmRNAと区別するために、前駆体mRNAまたはpre-mRNAと呼ばれます。

約20~40個のリボヌクレオチドがRNAポリメラーゼによって結合されると、酵素群が成長中の転写産物の5’末端に“cap”を追加します。このプロセスでは、5’のリン酸が、メチル基が結合した修飾グアノシンに置き換えられます。この5’キャップは、細胞がmRNAを細胞内の他の種類のRNAと区別するのに役立ち、その後の翻訳に役割を果たします。

転写の途中または直後に、スプライソソームと呼ばれる巨大な複合体がプレmRNAの転写物のさまざまな部分を切り取り、残った配列を再び結合します。残ったRNAの配列は「エクソン」(発現配列)と呼ばれ、切り取られた部分は「イントロン」と呼ばれます。興味深いことに、1つのRNAセグメントが、ある細胞タイプではエクソンになり、別の細胞タイプではイントロンになることがあります。同様に、1つの細胞には、代替スプライシングされた遺伝子転写物の複数のバリアントが存在し、1つの遺伝子から複数のタンパク質を生成できます。

転写が完了すると、酵素がプレmRNA分子の3’末端に約30〜200個のアデニンヌクレオチドを付加します。このポリAテールは、細胞質での分解からmRNAを保護します。その後、成熟したmRNAは核外に出て翻訳されます。

Suggested Reading

Darnell, James E. "Reflections on the history of pre-mRNA processing and highlights of current knowledge: a unified picture." RNA 19, no. 4 (2013): 443-460. [Source]

Ramanathan, Anand, G. Brett Robb, and Siu-Hong Chan. "mRNA capping: biological functions and applications." Nucleic Acids Research 44, no. 16 (2016): 7511-7526. [Source]

Semlow, Daniel R., and Jonathan P. Staley. "Staying on message: ensuring fidelity in pre-mRNA splicing." Trends in Biochemical Sciences 37, no. 7 (2012): 263-273. [Source]