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8.11:

Prä-mRNA-Prozessierung

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Pre-mRNA Processing

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In eukaryotischen Zellen wird neu transkribierte mRNA als Vorläufer-mRNA oder Prä-mRNA bezeichnet. Jede Prä-mRNA erhält zwei wichtige Modifikationen. Einer am 5′ Ende des Moleküls, der als Kappe bezeichnet wird, und einer am 3′ Ende des Moleküls, der als Schwanz bezeichnet wird. Die Fünf-Prim-Kappe besteht aus einem einzelnen 7-Methylguanosin, einem modifizierten Guaninnukleotid, das über eine Triphosphatbindung an das erste Nukleotid der Prä-mRNA gebunden ist. Eine spezifische Sequenz von Nukleotiden gegen Ende des Prä-mRNA-Transkripts, üblicherweise A, A, U, A, A, A, genannt Polyadenylierungssignal, rekrutiert ein RNA-Bindungsprotein und steuert ein Enzym, eine Endonuklease, um das Transkript am Drei-Prim-Ende der Signalsequenz zu schneiden. Ein anderes Enzym, die Polyadenylatpolymerase, fügt dann eine lange Reihe von Adeninnukleotiden (bis zu 200) an das Drei-Prim-Ende des Transkripts an. Die 5′ Kappe und der 3′ Poly-A-Schwanz schützen die Enden des Transkripts vor Abbau. Der 3′ Schwanz signalisiert auch dem Transport von Molekülen, dass das mRNA-Transkript bereit ist, den Zellkern zu verlassen. Außerhalb des Zellkerns hilft die 5′ Kappe dem Ribosom, sich an das Transkript zu binden, damit es mit der Translation beginnen kann. Die letzte wesentliche Änderung an einem RNA-Transkript ist die Entfernung von nicht-kodierenden Sequenzen, die als Introns bezeichnet werden. Ein Komplex aus Proteinen und RNA, genannt Spleißosom, sucht nach Markern an den Enden der Introns, schneidet die Introns aus dem Transkript heraus und fügt die verbleibenden Exons zusammen, die Sequenzen, die für Proteine kodieren. Exon – Exon

8.11:

Prä-mRNA-Prozessierung

Die von der RNA-Polymerase erzeugten Transkripte werden in eukaryotischen Zellen vor dem Austritt aus dem Nucleus modifiziert und prozessiert. Nicht prozessierte RNA wird als Vorläufer-mRNA oder prä-mRNA bezeichnet, um sie von reifer mRNA zu unterscheiden.

Wenn etwa 20-40 Ribonukleotide durch die RNA-Polymerase miteinander verbunden wurden, fügt eine Gruppe von Enzymen eine Kappe an das 5′-Ende des wachsenden Transkripts an. Bei diesem Prozess wird ein 5′-Phosphat durch ein modifiziertes Guanosin ersetzt, welches eine Methylgruppe hat. Diese 5′-Cap-Struktur hilft der Zelle, die mRNA von anderen RNA-Typen in der Zelle zu unterscheiden und spielt eine Rolle bei der anschließenden Translation.

Während bzw. kurz nach der Transkription schneidet ein großer Komplex, das so genannte Spleißosom, verschiedene Teile des prä-mRNA-Transkripts aus und verbindet die verbleibenden Sequenzen wieder miteinander. RNA-Sequenzen, die im Transkript verbleiben, werden als Exons (exprimierte Sequenzen) bezeichnet, während entfernte Teile als Introns bezeichnet werden. Interessanterweise kann ein einzelnes RNA-Segment in einem Zelltyp ein Exon und in einem anderen ein Intron sein. In ähnlicher Weise kann eine einzelne Zelle mehrere Varianten eines Gentranskripts enthalten, das alternativ gespleißt werden, wodurch die Produktion mehrerer Proteine von einem einzigen Gen ermöglicht wird.

Nach Abschluss der Transkription fügt ein Enzym etwa 30-200 Adenin-Nukleotide an das 3′-Ende des prä-mRNA-Moleküls an. Dieser Poly-A-Schwanz schützt die mRNA vor dem Abbau im Zytoplasma. Die reife mRNA verlässt dann zur Translation den Nukleus.

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]