Back to chapter

14.5:

יציבות רנ״א

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

Languages

Share

רנ”א הוא מולקולה ניידת יחסית קצרת-חיים שמבחינה מבנית וכימית הרבה פחות יציבה לעומת דנ”א. ברנ”א, הסוכר ריבוז בעל חמישה פחמנים מכיל קבוצה הידרוקסילית בפחמן השני, בעוד דאוקסיריבוז מכיל מימן יחיד. המימן של הקבוצה ההידרוקסילית חשוף להסרה בתמיסות בסיסיות.כשזה קורה, החמצן הטעון שלילית שנשאר מסוגל לשבור את שלד סוכר-פוספט. בנוסף, רנ”א הוא לרוב חד-גדילי, ולכן מבנה שלו פחות יציב מהסליל הכפול של דנ”א. מולקולות רנ”א גם קצרות בהרבה ממולקולות דנ”א, ולכן הן יותר פגיעות להתפרקות בקצוות שלהן.גם גורמים חיצוניים יכולים להשפיע על יציבות הרנ”א. לדוגמה, אקסונוקלאזות ייחודיות בציטופלזמה, RNases הנקראות, מפרקות מולקולות רנ”א שלא מתורגמות באופן פעיל. חלבונים אחרים הידועים כחלבונים קושרי-רנ”א, משפיעים על היציבות על ידי זיהוי והיקשרות אל רצפי נוקלאוטידים ספציפיים של רנ”א.המכילים mRNA תעתיקי AU רצפים עתירי, AUUUA בדרך כלל חזרות של, באזורי ה-3’הלא מתורגמים 3’UTRs-שלהם, או ב, מושכים סוגים שונים של חלבונים קושרי-רנ”א בעלי תפקידים מנוגדים. חלק מהחלבונים האלה mRNA-מעצימים את יציבות ה ומגבירים את תרגום החלבונים בעודם קשורים לאזור ה-3’הלא מתורגם, בעוד חלבונים אחרים מחלישים את התעתיק להתפרקות מהירה יותר. לפיכך, הזמן שבמהלכו מולקולת רנ”א זמינה לתרגום משתנה ותלוי בגורמים רבים.

14.5:

יציבות רנ״א

Intact DNA strands can be found in fossils, while scientists sometimes struggle to keep RNA intact under laboratory conditions. The structural variations between RNA and DNA underlie the differences in their stability and longevity. Because DNA is double-stranded, it is inherently more stable. The single-stranded structure of RNA is less stable but also more flexible and can form weak internal bonds. Additionally, most RNAs in the cell are relatively short, while DNA can be up to 250 million nucleotides long. RNA has a hydroxyl group on the second carbon of the ribose sugar, increasing the likelihood of breakage of the sugar-phosphate backbone.

The cell can exploit the instability of RNA, regulating both its longevity and availability. More stable mRNAs will be available for translation for a longer period of time than less stable mRNAs transcripts. RNA binding proteins (RBPs) in cells play a key role in the regulation of RNA stability. RBPs can bind to a specific sequence (AUUUA) in the 3’ untranslated region (UTR) of mRNAs. Interestingly, the number of AUUUA repeats appears to recruit RBPs in a specific way: fewer repeats recruit stabilizing RBPs. Several, overlapping repeats result in the binding of destabilizing RBPs. All cells have enzymes called RNases that break down RNAs. Typically, the 5’cap and polyA tail protect eukaryotic mRNA from degradation until the cell no longer needs the transcript.

The emerging research on epitranscriptomics aims to define regulatory mRNA modifications. Recently, scientists have discovered an important role for methylation in mRNA stability. The methylation of adenosine residues (m6A) appears to increase mRNA translation and degradation. m6A also has roles in stress responses, nuclear export, and mRNA maturation. The presence of a modified uracil residue, pseudouridine, also appears to play an important role in RNA regulation.

Suggested Reading

Zhao, Boxuan Simen, Ian A. Roundtree, and Chuan He. “Post-Transcriptional Gene Regulation by MRNA Modifications.” Nature Reviews. Molecular Cell Biology 18, no. 1 (January 2017): 31–42. [Source]

Agris, Paul F. “The Importance of Being Modified: An Unrealized Code to RNA Structure and Function.” RNA 21, no. 4 (April 2015): 552–54. [Source]