Back to chapter

11.4:

Regüle mRNA Transportu

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
Regulated mRNA Transport

Languages

Share

mRNA’ların çekirdekten sitoplazmadaki belirli yerlere taşınması, çeşitli cis ve trans etkili elemanların yardım ettiği, yüksek düzeyde regüle edilen bir süreçtir. mRNA’nın 3’ve daha az sıklıkla, 5’transle edilmemiş bölgelerinde cis etkili elemanlar bulunur. Posta kodu bölgeleri olarak da bilinen bu lokalizasyon elemanları, 1000 baz çiftine kadar uzunluğa sahip olabilir ve dışa aktarılan mRNA’nın sitoplazmik lokalizasyonunu belirler.İşlem elemanları;mRNA tarafından oluşturulan spesifik dizileri veya yapıları tanıyan ve RNA ile birlikte heterojen nükleer ribonükleoprotein partikülleri oluşturan, mRNA bağlayıcı proteinleri içerir. Bu partiküllerdeki mRNA, daha sonra, hem mRNA hem de çekirdek gözenek kompleksleri ile birleşen exporter proteinlerin yardımıyla, çekirdek gözenek kompleksleri yoluyla dışa aktarılır. Çekirdeğe özgü proteinler, sitoplazmaya aktarılmadan önce mRNA’dan ayrılırken, exporter proteinler mRNA’dan sitoplazmada ayrılır ve başka mRNA’lar aktarmak için çekirdeğe geri döner.Protein üretimine başlamadan önce bazı mRNA’lar, posta kodu dizileri tarafından yönlendirildiği gibi, belirli bir konuma taşınır ve hedef konumlarına ulaşana kadar translasyon açısından inaktif kalır. mRNA’lar, hedef konuma, rastgele difüzyonla veya hücre iskeleti filamentlerinin yardımıyla taşınır. Daha sonra mRNA’ları yakalayan çapa proteinler, belirli bir yerde kalmalarını sağlar.Serbest ribozomlar mRNA’ya bağlanır ve protein üretmek için translasyon sürecini başlatır. Nihai proteinde bir organel için bir hedef dizi bulunuyorsa, ilgili organele yönlendirilir. Sentezlenen protein bir hücre yüzeyi proteini veya salgılanmış protein ise, hedef peptit dizisi tanınır ve mRNA, ribozom ve yeni sentezlenen peptidin oluşturduğu kompleksin tümü, daha fazla sentez için endoplazmik retikulum yüzeyine aktarılır.

11.4:

Regüle mRNA Transportu

Ökaryotlarda transkripsiyon ve translasyon bölümlere ayrılır; bir mRNA önce çekirdekte sentezlenir ve daha sonra protein sentezi için seçici olarak sitoplazmaya taşınır. Taşınmadan önce, bir pre-mRNA, ekleme, 5' kapaklama ve bir poli-adenin kuyruğunun eklenmesi de dahil olmak üzere birkaç transkripsiyon sonrası modifikasyon aşamasından geçer. Bu modifikasyonlar sırasında çeşitli proteinler pre-mRNA'ya bağlanır. mRNA transportu, mRNA transportunun farklı aşamalarında belirli roller oynayan çoklu proteinlerin yardımıyla gerçekleşir. Örneğin, mRNA, nükleer eksport faktörü 1 ve nükleer eksport taşıyıcısı 1'in heterodimeri olan bir eksporter protein yardımıyla nükleer gözenek kompleksleri yoluyla ihraç edilir. Bu proteinler, mRNA tarafından oluşturulan spesifik nükleotid dizilerini veya kök döngü yapılarını tanır ve benzer bağlanma özelliklerine sahip farklı mRNA tiplerini bağlayabilir.

  mRNA genellikle sadece tamamen işlendikten sonra çekirdekten taşınır. Bununla birlikte, insan İmmün Yetmezlik virüsü (HIV) gibi spesifik virüslerden bazı RNA'lar bu kuralı atlayabilir.  HIV, pre-mRNA'yı çekirdekten sitoplazmaya taşıyan intronunun bir kısmını rev adı verilen bir protein yardımıyla aktarır. Rev, HIV RNA tarafından kodlanır ve pre-mRNA intronlarında bulunan spesifik sekanslara ve nükleer ihracat reseptörüne bağlanır. Bu, intron taşıyan pre-mRNA'nın sitoplazmaya taşınmasını kolaylaştırır.

Taşınan mRNA'nın Sitoplazmik Kaderi

Sitoplazmaya transfer edildikten sonra, mRNA'nın sitoplazma içindeki daha ileri yolculuğu büyük ölçüde organele özgü, salgılayıcı veya hücre yüzeyi proteinini kodlayıp kodlamadığına bağlıdır. Organele özgü proteinler söz konusu olduğunda, üretilen protein bir sinyal peptid dizisi yardımıyla ilgili organele taşınacaktır. Öte yandan, belirli bir mRNA bir salgı proteini üretirse, mRNA ilişkili ribozom ve yeni ortaya çıkan peptid ile birlikte endoplazmik retikuluma yönlendirilecektir. Bu, protein sentezinin ilk aşamalarında gerçekleşecek ve transfer edilen mRNA – ribozom kompleksi, protein sentezi tamamlanana kadar endoplazmik retikulum üzerinde kalacaktır.

Buna karşılık, bazı mRNA'lar protein üretimine başlamadan önce sitoplazmada belirli yerlere taşınır. Posta kodu bölgeleri olarak bilinen bu tür yerelleştirme sinyalleri, mRNA'nın 3' çevrilmemiş bölgelerinde bulunur. Hedef konuma mRNA taşıma ya sitoiskelet filamentler yönetmen ya da rastgele olabilir. Bu mRNA lokalizasyonu sadece hücrelerin hedef lokasyona yakın yüksek konsantrasyonlarda protein üretmesine yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda hücrenin proteini nihai hedefine taşımak için kaynakları kullanma ihtiyacını da ortadan kaldırır.

Suggested Reading

  1. Martin, Kelsey C., and Anne Ephrussi. "mRNA localization: gene expression in the spatial dimension." Cell 136, no. 4 (2009): 719-730.
  2. Eliscovich, Carolina, Adina R. Buxbaum, Zachary B. Katz, and Robert H. Singer. "mRNA on the move: the road to its biological destiny." Journal of Biological Chemistry 288, no. 28 (2013): 20361-20368.
  3. Di Liegro, Carlo Maria, Gabriella Schiera, and Italia Di Liegro. "Regulation of mRNA transport, localization and translation in the nervous system of mammals." International Journal of Molecular Medicine 33, no. 4 (2014): 747-762.