11.4: Регулируемый транспорт мРНК
У эукариот транскрипция и трансляция пространственно разделены: сначала мРНК синтезируется в ядре, а затем выборочно транспортируется в цитоплазму для синтеза белка. Перед транспортировкой пре-мРНК претерпевает несколько этапов посттранскрипционных модификаций, включая сплайсинг, 5'-кэпирование и добавление полиаденилового хвоста. Различные белки связываются с пре-мРНК во время этих модификаций. Транспорт мРНК происходит с помощью множества белков, играющих определенные роли на разных стадиях транспорта мРНК. Например, мРНК экспортируется через ядерные поровые комплексы с помощью белка-экспортера, который является гетеродимером фактора ядерного экспорта 1 и транспортера ядерного экспорта 1. Эти белки распознают специфические нуклеотидные последовательности или структуры стебель-петля, образованные мРНК, и могут связывать разные типы мРНК со схожими характеристиками связывания.
мРНК обычно переносится из ядра только после того, как она полностью процессирована. Однако некоторые РНК определенных вирусов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), могут обойти это правило. ВИЧ переносит некоторые свои пре-мРНК, несущие интроны, из ядра в цитоплазму с помощью белка Rev. Rev кодируется РНК ВИЧ и связывается со специфическими последовательностями, присутствующими в интронах пре-мРНК, а также с рецептором ядерного экспорта. Это облегчает транспорт пре-мРНК, несущей интроны, в цитоплазму.
Цитоплазматическая судьба транспортируемой мРНК
После переноса в цитоплазму дальнейшее путешествие мРНК внутри цитоплазмы во многом зависит от того, кодирует ли она белок, специфичный для органелл, секреторный белок или белок клеточной поверхности. В случае белков, специфичных для органелл, продуцируемый белок будет транспортироваться к соответствующей органелле с помощью последовательности сигнального пептида. С другой стороны, если конкретная мРНК производит секреторный белок, мРНК будет направлена в эндоплазматический ретикулум вместе с ассоциированной рибосомой и растущим пептидом. Это произойдет на начальных этапах синтеза белка, и перенесенный комплекс мРНК-рибосома останется в эндоплазматическом ретикулуме до тех пор, пока синтез белка не будет завершен.
Напротив, некоторые мРНК транспортируются в определенные места цитоплазмы до начала производства белка. Такие сигналы локализации, известные как области почтового индекса, присутствуют в 3'-нетранслируемой области мРНК. Транспорт мРНК к месту назначения может быть случайным или направленным филаментами цитоскелета. Такая локализация мРНК не только помогает клеткам производить высокие концентрации белков вблизи целевого местоположения, но также избавляет клетку от необходимости использовать ресурсы для транспортировки белка к конечному месту назначения.
