Chapter 14: Gene Expression

Back to chapter

14.5:

RNA-stabiliteit

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

Previous Video
14.3: Transcription Factors

Next Video
14.7: Types of RNA

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

– [Instructeur] RNA is een mobiele molecule met een relatief korte levensduur die structureel en chemisch minder stabiel is in vergelijking met DNA. In RNA, heeft de vijfatomige suiker ribose een hydroxyle groep bij de tweede koolstof terwijl deoxyribose één enkele waterstof heeft. De waterstof van de hydroxyle groep is onderhevig aan verwijdering in basische oplossingen. Wanneer dit gebeurt, is het negatief geladen zuurstof dat achterblijft, in staat om de ruggengraat van het fosfaat-suiker te breken. Bovendien is RNA gewoonlijk enkelstrengs, waardoor het structureel minder stabiel is dan de dubbele helix van DNA. RNA-molecules zijn ook veel korter dan DNA-molecules dus ze zijn kwetsbaarder voor degradatie bij de uiteinden. Externe factoren kunnen eveneens de stabiliteit van RNA beïnvloeden. Bijvoorbeeld, specifieke exonucleasen in het cytoplasma RNAsen genoemd, breken RNA’s af die niet actief worden getranslateerd. Andere proteïnes, RNA-bindende proteïnes hebben een invloed op de stabiliteit doordat ze specifieke RNA-nucleotide sequenties herkennen en ermee binden. mRNA transcripties met AU-rijke elementen, meestal herhalingen van AUUUA in hun drie voornaamste niet-getranslateerde regionen ofwel drie voornaamste UTRs (Untranslated Regions) trekken verschillende klassen van RNA-bindende proteïnen aan met tegengestelde rollen. Sommige van deze proteïnes verhogen de mRNA-stabiliteit en verhogen de proteïne-translatie terwijl ze gebonden zijn aan de drie voornaamste UTRs terwijl anderen de transcriptie destabiliseren zodat het sneller degradeert. Bijgevolg varieert de tijd dat een RNA-molecule beschikbaar is voor translatie en is hij afhankelijk van verschillende factoren.

14.5:

RNA-stabiliteit

Intacte DNA-strengen zijn te vinden in fossielen, terwijl wetenschappers soms moeite hebben om het RNA intact te houden onder laboratoriumomstandigheden. De structurele verschillen tussen RNA en DNA liggen ten grondslag aan de verschillen in stabiliteit en levensduur. Omdat DNA dubbelstrengs is, is het inherent stabieler. De enkelstrengs structuur van RNA is minder stabiel maar ook flexibeler en kan zwakke interne bindingen vormen. Bovendien zijn de meeste RNA's in de cel relatief kort, terwijl DNA tot 250 miljoen nucleotiden lang kan zijn. RNA heeft een hydroxylgroep op het tweede koolstofatoom van de ribosesuiker, waardoor er een grotere kans is dat de suikerfosfaatketen breekt.

De cel kan de instabiliteit van RNA benutten en zowel de levensduur als de beschikbaarheid ervan reguleren. Stabielere mRNA's zullen gedurende een langere periode beschikbaar zijn voor translatie dan minder stabiele mRNA-transcripten. RNA-bindende eiwitten (RBP's) in cellen spelen een sleutelrol bij de regulering van RNA-stabiliteit. RBP's kunnen binden aan een specifieke reeks (AUUUA) in het onvertaalde 3'- gebied (UTR) van mRNA's. Het aantal AUUUA-herhalingen lijkt samen te hangen met de RBP's die gerekruteerd worden: minder herhalingen rekruteren stabiliserende RBP's. Verschillende, overlappende herhalingen resulteren in de binding van destabiliserende RBP's. Alle cellen hebben enzymen die RNases worden genoemd en die RNA's afbreken. De 5'dop en polyA-staart beschermen het eukaryotische mRNA tegen afbraak totdat de cel het transcript niet langer nodig heeft.

Het opkomende onderzoek naar epitranscriptomica heeft tot doel regulerende mRNA-modificaties te definiëren. Onlangs hebben wetenschappers een belangrijke rol ontdekt voor methylering bij de stabiliteit van mRNA. De methylering van adenosineresiduen (m ^₆ A) lijkt de translatie en afbraak van mRNA te verhogen. m ^₆ A speelt ook een rol bij stressreacties, nucleaire export en mRNA-rijping. De aanwezigheid van een gemodificeerd uracilresidu, pseudouridine, lijkt ook een belangrijke rol te spelen bij RNA-regulatie.

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]

Tags

RNA Stability Structurally Stable Chemically Stable Five-carbon Sugar Ribose Hydroxyl Group Phosphate Sugar Backbone Single-stranded RNA Double Helix Of DNA Vulnerability To Degradation Exonucleases Cytoplasm RNases RNA-binding Proteins Nucleotide Sequences MRNA Transcripts AU-rich Elements Three-prime Untranslated Regions (three-prime UTRs)Protein Translation