Chapter 8: Transcription: DNA to RNA

Back to chapter

8.14:

Ядерный экспорт мРНК

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Nuclear Export of mRNA

Previous Video
8.13: Chromatin Structure Regulates pre-mRNA Processing

Next Video
8.15: Ribosomal RNA Synthesis

Languages

Share

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

для синтеза белков, зрелую мРНК необходимо транспортировать из ядра к цитоплазме. Встроенные в мембрану ядра, крупные белковые комплексы известны, как ядерные поровые комплексы или NPC. Они действуют как селекторы между ядром и цитоплазма, позволяя лишь некоторым макромолекулы пройти насквозь.У NPC есть пустая цилиндрическая конструкция, которая состоит из класса белков, под названием нуклеопорины, который имеет около 30 различных членов. Для прохождения через NPC, мРНК ассоциирует с другим белком под названием рецептор ядерного транспорта. Они образуют РНК-рецепторный комплекс, так что теперь можно перемещаться через канал NPC в цитоплазму с последующим путем диссоциации комплекса.Теперь рецептор может вернуться в ядро для транспортировки другой мРНК. Зрелые мРНК небольшие фракции вида РНК, присутствующего в клетке. Остальные состоят из ненужных РНК, например, предварительно срощенные мРНК, иссекаемые интроны, и неполностью или нерегулярно склеенные продукты.Во время транскрипции и после транскрипционной обработки, регулярные мРНК с 5-Prime кэпом и хвостом Poly-A на 3-Prime, ассоциируют с различными белками, такими как Кэп-связывающий комплекс, или CBC, Комплекс Связки Экзонов или EJC, белки, связывающие poly-A, Гетерогенные ядерные рибонуклеидныее Белки или hnRNP, и белки SR.С другой стороны, РНК мусор”не могут быть связаны с этими белками и остаются застрявшими. Обнаруживая белки связанные с РНК, клетка различает между правильно обработанной мРНК, и остальными. Спам-РНК деградируется ядерной РНК-экзосомным комплексом.Эукариотическая ядерная РНК экзосома Является белковым РНК комплексом, состоящим из ядра в форме цилиндра, через которые молекула РНК протягивается, чтобы достичь экнуклеазы. Этот фермент деградирует РНК до нуклеотидов, которые возвращаются в клеточный суп.

8.14:

Ядерный экспорт мРНК

Прежде чем мРНК будут экспортированы в цитоплазму, крайне важно проверить каждую мРНК на структурную и функциональную целостность. Эукариотические клетки используют несколько различных механизмов, известных под общим названием контроль качества мРНК, для поиска нарушений в мРНК. Неправильные мРНК или мРНК с отклонениями быстро разлагаются различными ферментами. Если дефектная мРНК ускользает от контроля качества, она будет транслироваться в белок, который либо будет нефункциональным, либо не будет функционировать должным образом. Одним из основных нарушений в мРНК является присутствие преждевременного стоп-кодона. Это является результатом мутаций последовательности, которые преждевременно кодируют стоп-кодон в рамке считывания. По оценкам, 30% наследственных генетических нарушений у людей являются результатом этих мутаций. Эти мРНК разрушаются по пути, известному как нонсенс-опосредованный распад (NMD). NMD отличается от других путей распада тем, что быстро разлагает мРНК с помощью 3′→5′ экзонуклеаз.

Другой распространенный механизм распада обнаруживает отсутствие посттранскрипционных модификаций в мРНК. Транскрипты РНК-полимеразы II параллельно транскрипции модифицируются с помощью 5’ Г метилированного кэпа, и большинство из них имеют цепь остатков аденина на 3'-конце. Отсутствие одной или обеих этих функций делает мРНК мишенью 5′→3′ экзонуклеолитического распада.

Другие отклонения могут появиться, если мРНК имеет однонуклеотидную мутацию. Хотя этот тип нарушения нормы чаще всего наблюдается в тРНК, мРНК также может быть модифицирована в присутствии активных форм кислорода (АФК), УФ-света и алкилирующих агентов. Химические модификации, вызываемые этими агентами, выявляются путями NMD, nonstop-деградации (NSD) и no-go-деградации (NGD). Все эти пути используют специализированные белки, чувствительные к окислительному повреждению. Эти белки распознают окисленные основания и направляют модифицированные мРНК по путям деградации, в которых для переваривания мРНК используются нуклеазы.

Хотя обсуждаемые здесь пути деградации нацелены на неправильные мРНК, они также подавляют нормальные клеточные мРНК, когда нет нужды в их в трансляции. Этот процесс, формально классифицируемый как оборот мРНК, также важен для поддержания оптимальных уровней мРНК в клеточном пуле.

Suggested Reading

Van Hoof, Ambro, and Eric J. Wagner. "A brief survey of mRNA surveillance." Trends in biochemical sciences 36, no. 11 (2011): 585-592.
Wagner, Eileen, and Jens Lykke-Andersen. "mRNA surveillance: the perfect persist." Journal of Cell Science 115, no. 15 (2002): 3033-3038.
Jamar, Nur H., Paraskevi Kritsiligkou, and Chris M. Grant. "The non-stop decay mRNA surveillance pathway is required for oxidative stress tolerance." Nucleic acids research 45, no. 11 (2017): 6881-6893.
Hilleren, P., and R. Parker. "Mechanisms of mRNA surveillance in eukaryotes." Annual review of genetics 33, no. 1 (1999): 229-260.