14.5: RNA Stability
14.5: Stabilité de l'ARN
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.
Des brins d’ADN intacts peuvent être trouvés dans les fossiles, tandis que les scientifiques ont parfois du mal à garder l’ARN intact dans des conditions de laboratoire. Les variations structurelles entre l’ARN et l’ADN sous-tendent les différences dans leur stabilité et leur longévité. Parce que l’ADN est à double brin, il est intrinsèquement plus stable. La structure à brin unique de l’ARN est moins stable mais aussi plus souple et peut former des liaisons internes faibles. En outre, la plupart des ARN dans la cellule sont relativement courts, tandis que l’ADN peut être jusqu’à 250 millions de nucléotides de long. L’ARN a un groupe d’hydroxyle sur le deuxième carbone du sucre ribose, augmentant la probabilité de rupture de l’épine dorsale de sucre-phosphate.
La cellule peut exploiter l’instabilité de l’ARN, régulant à la fois sa longévité et sa disponibilité. Des ARNm plus stables seront disponibles pour la traduction pendant une plus longue période que les transcriptions des ARNm moins stables. Les protéines liant l’ARN (RBP) dans les cellules jouent un rôle clé dans la régulation de la stabilité de l’ARN. Les PDR peuvent se lier à une séquence spécifique (AUUUA) dans la région non traduite (UTR) de 3' des ARNms. Fait intéressant, le nombre de répétitions AUUUA semble recruter des RBPs d’une manière spécifique: moins de répétitions de recrutement stabilisant rbps. Plusieurs répétitions qui se chevauchent entraînent la liaison de la déstabilisation des RBP. Toutes les cellules ont des enzymes appelées RNases qui décomposent les ARN. En règle générale, la queue de 5'cap et de polyA protège l’ARNm eucaryote de la dégradation jusqu’à ce que la cellule n’ait plus besoin de la transcription.
La recherche émergente sur l’épitranscriptomique vise à définir les modifications réglementaires de l’ARNm. Récemment, les scientifiques ont découvert un rôle important pour la méthylation dans la stabilité de l’ARNm. La méthylation des résidus d’adénosine (m6A) semble augmenter la traduction et la dégradation de l’ARNm. m6A a également des rôles dans les réponses au stress, l’exportation nucléaire et la maturation de l’ARNm. La présence d’un résidu d’uracil modifié, la pseudouridine, semble également jouer un rôle important dans la régulation de l’ARN.
