Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 110
Текст из файла (страница 110)
6 29). В клетках вука риот основную нагрузку в ходе РНК-сплайси ига выполняет сплайсосома, а самосплайсирующи вся РНК представляют собой необычные случаи. (Переработано на основе Т. и. Сесп, Сед 44: 207-210, 1986. С любезного разрешения издательства Е(зещег ) образование промежуточной лассо-подобной структуры Во всем остальном пути протекания реакций самосплайсинга для последовательностей интронов двух ти пов одинаковы. Оба, как предполагается, представляют собой «пережитки» очень древних механизмов (рнс.
6.36). Для реакций самосплайсинга этих двух типов нуклеотндная последовательность цитрона имеет определяющее значение; Р)(К интрона сворачивается в определен ную трехмерную структуру, в результате чего 5' н 3' границы сплайсинга сводятся вместе, обеспечивая тем самым точное расположение реакционно способных групп 548.: г:,:А!аатЬй),-!)СЕ(рина(вэфу(ВУЗКЗЕСЗВУЕиЕКМНЗЗИЬ) для выполнения необходимых химических процессов (см. Рис. б.б, в).
Поскольку химическая подоплека реакций сплайсинга очень похожа, было высказано предположение о том, что механизм сплайсинга пре-мРНК, присущий сплайсосоме, начал свой эволюционный путь от механизма самосплайсинга группы П. Согласно этому представлению, когда сплайсосомные зпРНП взяли на себя структурные и химиче скис роли интропов группы П, строгие ограничения по составу, наложенные на по. следовательности интронов, исчезли, что послужило значительному увеличеникг числа различных РНК, которые могут подвергаться сплайсингу.
б.!.2О. У вукариот 3'-конец молекул мРНЖ формируют РН К-процессирующие ферменты Как мы объясняли ранее, 5' конец пре мр1 (К, сннтезируемый РНК полимеразой П, кэпируется почти сразу после того, как он выходит из РПК полимеразы. Далее, по мере того как полимераза продолжает передвигаться по гену, сплайсосома со бирается на РНК и очерчивает границы экзонов и интронов. Длинный С-концевой хвост РНК.полимеразы координирует эти пропессы, передавая кэпирующие и сплай сируюгцие компоненты непосредственно на РНК по мере ее выхода из фермента. Как мы увидим в этом параграфе, когда РНК полимераза П достигает конца гена, подобный механизм обеспечивает надлежащую обработку н Зсконца пре мРНК.
Как можно было бы ожидать, позиция 3' конца в каждой молекуле мРНК, в конечном счете, определяется сигналом, закодированным в геноме (рис. 6.37). « РАСЩЕПЛЕНИЕ Он:„„,;„,:,:,ачйвиуйяйй)й~~я~й!йэ33 распадается в ядре у ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПОЛИ-А .ОН «260 Рис.6.37. Консенсусные нуклеотидные последовательности, которые направляют расщепление и полиаденилирование в коде формирования зсконца зукариотической мРНК. Зти последовательности закодированы в ген оме; специфичные белки распознают их после того, как они тра искри би рованы в РН К. Гексамер ААПААА связан СР5Е обогащенный бп элемент за пределами участка расщепления связан Сзтр (см. рис 6.38), а последовательность СА связана третьим фактором, необходимым на стадии расщепления.
Подобно дэугим консенсусным последовательностям нуклеотидов, рассмотренным в этой главе (см рис. 632), последовательности, показанные на рисунке, служат примером всего разнообразия сигналов к расщеплению и пслиаденилироаанию. Такие сигналы транскрибируются в РНК, когда РНК полимераза П перешагивает через пих, и тогда они опознаются (как РНК) рядом РПК-связывающих белков и РНК.процессирук>щих ферментов (рис. 6.38). Два мультисубъединичных белка, названных Сз(Р (с!еауайе зйшц!айоп 1асгогз; фактор стимуляции расщепления) и СРВР (с1еачаяе апс1 ро1уас1епу)айоп зресгйс11у 1ас1ог; фактор специфичности рас щепления и полиаденилирования), имеют особое значение.
Эти белки «путешествуют» на хвосте РНК-полимеразы и переходят на требующукб процессинга последователь ность 3' конца молекулы РНК, когда та появляется из РНК полимеразы. закодированные в ДНК Как только Сз1Р и СРЗР свя РНК-палимераза сигналы к расщеплению и присоединению пали-А жутся со специфическими последа вательностями нуклеотидов на по у рнк. „,, каюк,:,,;и' р ° » ',б в ки — чтобы создать Зсконец мр11К. 4рв Сначала РПК расщепляется (см.
Саср рис. 8.38). Затем фермент, названный б р ббубубмб учр б Уббчу А б' у. бр у в процессе расгцеплеггия. Предгггсствен ником этих добавляемых нуклеотидов дополнитвпьнью служит ЛТР, и образуются связи того же типа, 5' — 3', что и при обычном синтезе РНК (см.
Рис. БА). В отли !!))й РАОщЕПЛЕйд чие от обычных Р11К полимераз, поли пали-А-попимераза А полимсраза не нуждается в матрице; поэтому как таковой поли А-«хвост» окончательная молекул мРНК зукариот не закоди ФР' чэ1Е)) терэбинщщя действия рован в геноме. По мере синтеза поли поли-А«увямкввющий рнк А «хвоста», белки, названные поли белок А связывающими белками, собираются РАР на нем и, используя пока еще непоня тый механизм, определяют конечную ААОААА длину хвоста. Когда мРНК переходит Чь из ядра в цитозоль, некоторые поли РЕГУЛЯЦИЯ Л свизываю!Цие б лки ютси сви ДЛИНЫ ПОЛИ А занными с хвостом и помогают направ лять синтез белка на ри(юсоме, в чем мы убедимся далее в атой главе.
нительный А.связывающий Рис. 6.36. Некоторые иэ основных этапов формирования Зсконца мРНК эукариат. Зтат процесс у эукариот намного сложнее, чем у бактерий, где РНК-полимераэа просто останавливается на терминирующем сигнале и высвобождает Зсконец своего транскрипта наряду с матрицей ДНН !см. рис. 6.11). зрелый Зсконец молекулы мРНК 550 Часть 2.
Основные генетические механизмы После того как 3'-конец молекулы пре-мРНК эукариот будет расщеплен, РНК-полимераза П продолжит транскрипцию — в некоторых случаях на сотни нуклеотидов. Но в скором времени она ослабит «захват» матрицы и транскрипция завершится. Так как эта синтезируемая РНК со стороны 5'-конца является продуктом расщепления 3'-конца мРНК, она на выходе из полимеразы не будет иметь 5'-кэпа; а такая незащищенная РНК быстро деградируется экзонуклеазой 5' -+ 3', которая переносится на хвосте полимеразы. Вполне очевидно, что в конечном счете именно эта деградация РНК и вынуждает РНК-полимеразу отделяться от ДНК.
6.1.21. Зрелые мРНК эукариот селективно экспортируются иэ ядра Итак, мы проследили планомерный ход синтеза и процессинга эукариотических пре-мРНК в ядре клетки. Однако зти события создают особую проблему для ядерных клеток, особенно в сложных организмах, в генах которых интроны значительно длиннее экзонов. Изо всей синтезируемой пре-мРНК только малая доля — зрелая мРНК вЂ” находит себе дальнейшее применение в клетке. Остальная часть: вырезанные интроны, обрывки РНК и некачественно обработанные молекулы пре-мРНК— не только бесполезна, но даже и потенциально опасна. Как в таком случае клетка выбирает относительно редкие молекулы зрелых мРНК, которые она желает приберечь на будущее, из чудовищной массы отходов процесса обработки РНК? Ответ кроется в том, что во время процессинга молекула РНК теряет одни белки и приобретает другие — и зги процессы отмечают завершение каждой ста дии.
Например, мы уже знаем, что приобретение кэп-связывающих комплексов, комплексов соединения экзонов (ЕЗС) и поли А-связывающих белков отмечают соответственно завершение кэпирования, сплайсинга и прикрепления поли А. Должным образом завершенную молекулу мРНК отличает также и отсутствие на ней определенных белков. Например, присутствие зпРНП всякий раз указывает на неполностью или неправильно прошедший сплайсинг. Только в том случае, когда белки, находящиеся на молекуле мРНК, все вместе показывают, что процес- синг прошел успешно, мРНК экспортируется из ядра в цитозоль, где может быть транслирована в белок.
Неправильно процессированные молекулы мРНК и другие «отходы», состоящие из обрывков РНК, остаются в ядре, где в конечном счете деградируются ядерной экэосомой (ехозоте) — крупным белковым комплексом, внутренняя часть которого обогащена 3' -+ 5' РНК-экзонуклеазами. Таким образом, клетки эукариот экспортируют в цитоплазму только полезные молекулы РНК, а от «отходов» избавляются в ядре.з Из всех белков, которые собираются на молекулах пре-мРНК по мере их появления из транскрибирующих РНК-полимераз, наиболее обильно представлены ЬпРНП (гетерогенные ядерные рибонуклеопротеиды) (см. Рис.
б.33). Некоторые из этих белков (у человека их обнаружено около 30 разновидностей) раскручивают шпилечные спирали на РНК, так что сигналы сплайсинга и прочие имеющиеся на РНК сигналы могут считываться намного легче. Другие белки предпочтительно упаковывают РНК, входящую в состав очень длинных интронных последовательностей, которые часто встречаются в генах сложных организмов. Так что эти белки могут выполнять важную задачу — отличать зрелую мРНК от «мусора», остаю щегося после ее обработки. т Некоторое интроны, тем не менее, содержат в себе регуляторные некодируюгдие Рггк, которые в датьнейшем исиользуются клеткой. — Прим, ред.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
