11.6:
ثبات الحمض النووى الريبوزى و التعبير الجينى
11.6:
ثبات الحمض النووى الريبوزى و التعبير الجينى
ينظم هيكل واستقرار جزيئات mRNA التعبير الجيني، لأن mRNA هو خطوة أساسية في المسار من الجين إلى البروتين. في حقيقيات النوى، يختلف نصف عمر mRNA من بضع دقائق إلى عدة أيام. استقرار mRNA ضروري للنمو والتطور. يمكن أن يتسبب غياب البروتينات التي تنظم استقراره، مثل تريسترابرولين في الفئران، في حدوث مشكلات جهازية، بما في ذلك فرط نمو نخاع العظام والالتهاب والمناعة الذاتية.
Cis – مناطق فعّالة متضمنة في استقرار mRNA
لا يشفّر تسلسل mRNA البروتينات فحسب، بل يحتوي أيضاً على مناطق فعّالة مختلفة من cis، والتي تنظّم استقرار mRNA بمفردها أو بمساعدة البروتينات المتفاعلة .5'؛ نهاية mRNA لها غطاء 7-methylguanylate (m 7 G)، و تحتوي النهاية 3&# 39؛ على ذيل بولي-أ، وكلاهما يحمي mRNA من النوكليازات الخارجية. يمكن أن يؤدي ذيل بولي-أ الذي أقصر من 15-20 نيوكليوتيدات إلى فك غطاء mRNA ومن ثم تحلله؛ لذلك، فإن طول ذيل بولي-أ مهم لاستقرار mRNA. 5 & # 39؛ و 3 & # 39؛ تحتوي المناطق الغير مترجمة (UTR) من mRNA على متواليات مختلفة تعمل كمواقع ربط للبروتينات المشاركة في تحلّل واستقرار mRNA. 5'؛ يحتوي UTR على مناطق ربط للبروتينات التي تعزز فك أو إزالة 5&# 39 ؛ م 7 G الغطاء. 3 & # 39 ؛ UTR في بعض mRNAs ، خاصةً تلك ذات نصف عمر & # 160؛ أقل من 30 دقيقة، يحمل & # 160 # 8220 ؛ AUUUA & # 8221 تكرارات متعددة، والمعروف باسم التسلسلات الغنية بـ AU. عندما ترتبط بروتينات mRNA المزعزعة للاستقرار بهذه التسلسلات الغنية، فإنها تعمل على تعزيز لعملية فك التذييل بالأدينيلين بشكل سريع وتحلّل mRNA. من ناحية أخرى، عند وجود بروتينات تثبيت mRNA، فإنها تتنافس مع البروتينات المزعزعة للاستقرار من أجل الارتباط بالتسلسلات الغنية بـ AU وتقليل معدّل تحلل mRNA. تحمل بعض mRNAs الأخرى أيضاً تسلسلات تمييز محددة للإندونيكلياز.
المسارات الرئيسية لتحلّل m-RNA
تتضمن أكثر آليات تحلّل mRNA شيوعاً إزالة 3&# 39؛ نهاية ذيل بولي-أ و 5'؛ م 7G غطاء. عملية فك التذييل بالأدينيلين، إزالة الأدينينات من ذيل بولي-أ، يمكن أن تؤدّي إلى تحلّل mRNA بواسطة آليتين مختلفتين. تتضمن الآلية الأولى تقصير ذيل بولي-أ إلى أقل من 15-20 نيوكليوتيد، مما يزعزع استقرار الارتباط بين mRNA وبروتيناته الرابطة.  هذا يكشف الغطاء 5' ؛ m 7G لإنزيمات فك الغطاء، DCP1 و DCP2. النهاية 5' ذات الغطاء المفكوك وغير المحمية من mRNA يمكن عندها أن تتحلّل بمساعدة النوكلياز الخارجي لـ 5' إلى 3'؛، XRN1. تتضمن آلية التحلّل الأخرى الإزالة الكاملة لذيل بولي-أ 3'؛ بواسطة ديأدينيلاز والتحلّل اللاحق للنهاية 3'؛ الغير محميّة بواسطة مركب الإكسوسوم السيتوبلازمي في الاتجاه 3'؛ إلى 5'؛. يعدّ مسار تحلّل mRNA من 5'؛ إلى 3'؛ مساراً رئيسياً عند الخميرة، في حين يعدّ مسار تحلّل mRNA من 3'؛ إلى 5'؛ مساراً رئيسياً عند خلايا الثدييات. ومع ذلك، يمكن أيضاً أن يتحلل mRNA بواسطة كلا الآليتين في ذات الوقت. في بعض mRNAs، لا تعد عملية إزالة التذييل بالأدينيلين شرطاً أساسياً للتحلّل.  ؛ تتضمن إحدى الآليات فك الغطاء في النهاية 5'؛ متبوعة بعملية تحلّل من 5'؛ إلى 3'؛ بواسطة نوكلياز خارجي XRN1. يتضمّن مسار التحلل الآخر الأقل ملاحظة انقساماً داخلياً في mRNA باستخدام نوكليازات داخلية. يمكن بعد ذلك أن تتحلّل النهايات الناشئة غير المحمية من mRNA المتقطّع بسهولة في الاتجاهين من 5'؛ إلى 3'؛ ومن 3'؛ إلى 5'؛ بمساعدة XRN1 ومركب الإكسوسم، على التوالي.
Suggested Reading
- Beelman, Clare A., and Roy Parker. "Degradation of mRNA in eukaryotes." Cell 81, no. 2 (1995): 179-183.
- Steinman, R. A. "mRNA stability control: a clandestine force in normal and malignant hematopoiesis." Leukemia 21, no. 6 (2007): 1158-1171.
- Green, Pamela J. "Control of mRNA stability in higher plants." Plant Physiology 102, no. 4 (1993): 1065.