Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 151
Текст из файла (страница 151)
Это достигается путем изменения длины первичного РНК-транскрипта в результате смены сайта расщепления РНК, как шкргй(гйгйгйРнк;Фьгюгфйпусевщя пврвзуамй4мраясвргктэваВФЮ регулируемый 3'-сайт сппайсинга сайт сплайсинге 6':;!лип:.,;. 3' заблокирован ,М.. синтезируется нефункциональный белок ( фунгциснапьньж сайт сплвйсинга заблокирован регулируемый 3'-сайт сппайсинга .l синтезируется нефункциональный белок 4 функциональный белок белок Тга Тга2 ~активация сайта $:,эн сплайсингв регулируемый 3'-вайт сплейсинга Н вааяаммывайг С ~а 400 аминокислот 160 аминоююлот, 400 аминокислот 30 аминокислот, специфичных специфичных для самцов для самок ПОДАВЛЯЮТ ГЕНЫ ЖЕНСКОГО ПОДАВЛЯЮТ ГЕНЫ МУЖСКОГО ПУТИ РАЗВИТИЯ ПУТИ РАЗВИТИЯ РАЗВИТИЕ САМЦА РАЗВИТИЕ САМКИ Рис.
7 98. Каскад изменений в экспрессии генов, который определяет пол у дрозофилы посредством альтер нативною сплайсинга РНК. Отношение количества Х хромосом к числу наборов аугосом, равное 0 5, при в:дит к развитию самца. Развитие самца яаляекя путем «по умолчанию», в ходе которого тра нскрибируются оГж гена 9г! и Тга, но их РНК подвергаются конститттивному сплайсингу с образованием нефункциональных молекул РНК, а транскрипт гена Рзх сплайсируется с образованием белка, который выключает гены, определяющие развитие женских признаков.
Отношение Х/А, равное 1, запускает в эмбрионе развитие по пути самки посредством кратковременной активации промотора внутри гена 5х(, Это вызывает синтез специального класса транскриптов гена 5х(, которые конститгтивно сплайсируются с образованием функциональной формы белка 5х!. Белок 5х! — Регуляторный белок сплайсинга, воздействующий на два участка: 1) он связываетгл с кон сппутивно образуемым РНК тра искри птом гена 5х(, вызывая его специфичный для самок сплайсинг что приводит к продолжению образования функциональной формы белка 5х(, и 2) он связывается с конел пугивно образуемой РНК гена Тга и вызывает альтернативный сплайсинг этого тра искри пта, с которого теперь синтезируепя активный регуляторный белок Тга. Белок Тга с кон ститутивно образуемым белком Тга2 действуют совместно для образования специфичной для самок сплайсирован ной формы тра нскрипта гена Рзх, который кодирует женскую форму белка Озх, выключающего гены, определяющие мужские признаки.
Все ком паненки этою пути первоначально идентифицированы в ходе исследований мутантов дрозофилы, имеющих отклонения при половом развитии. Например, ген Рзх (ОоцЫезех — двугполосгь) получил свое название благодаря тому, что у мухи, у которой отсутствовал продукт этого гена, экспрессировались обе группы признаков: специфичные для самок и самцов Обратите внимание, что этот путь включает и негативную, и позитивную ре~уляцию сплайсинга (см. рис. 7 96).
Белок 5х! связывается с участкам, богатым пиримидиновыми нуклеотидными остатками, который является частью стандартной консенсусной последовательности сплайсинга, и блокирует доступ нормальному фактору сплайсинга 02АР(см. рис. 6.29) Белок Тга связывается со специфическими последовательносмми РНК на экзоне и вмесю с белком Тга2 активирует в норме субоптимальный сигнал сплайсинга посредством связывания с 02АР.
74сйОС~ф111((1б(~ВЦаиЗИНЫВ СРВ(Ватиф УК(Е(т)4ЗЯЯх.:;; 74$ показано на рис. 7.99. Изменение участка расщепления происходит из-за увеличения концентрации субъединиц белка СзсГ, который связывается с С: ()-богатыми последовательностями сайтов расщепления и полиаденилирования РНК и стиму лирует расщепление РНК гсм. Рис. б.37 и б.38). Первый сайт расщепления и по лиаденилирования, который встречается РНК-полимеразе, транскрибирующей ген антитела, считается субоптимальным н в нестимулированных В лимфоцнтах обычно пропускается, что приводит к синтезу более длинного РНК-траснкрипта.
В акти вированных В лимфоцитах, синтезирующих антитела, повышается концентрация белка Сз1à — в результате расщепление происходит на субоптимальном участке и образуется более короткий транскрипт. Таким образом, изменение в концентра ции основного фактора процессинга РНК может в значительной степени повлиять на экспрессию отдельного гена. ТРАНСКРИПЦИЯ маа-задан 1 атап-задан К донор ( акцеппр м * * * дыкцг ~» г:,,:,,** * ИРНК паагиГЮватвпьносгь ингранв нв удиэвпи, твх квк оюугсмт виыптарный сайг сппайсингв агап-садах 1 паспвдаватвльнаать кктранв, удвлюивя в хада працвссннм РНК а1ап-хадач К мгигькгМ.,',.
ь:. * * - -." ААААА А 3 ТРАнсляция Аятитело. связанное с ьтяиаятной ТРАНСЛЯЦИЯ . ° „вввага соон т" пацха(хмьный ханаевой пвпткд Рис. 799. Ре~улирование свата расщепления и пол наденилирования РНК определяет, будет ли молекула антитела секретирована или останется связанной с мембраной. В нестимулированных В-лимфоцитах (слево] образуются длинные транскрипты РНК, и при сплайсинге РНК удаляется последовательность интрона вблизи Зсконца этой молекулы. В результате образуется мРНК, которая кодирует молекулу антитела, саязывающуюся с мембраной. Напротив, после стимуляции антигеном (справа) первичный тра искр ипт РН К расщепляется раньше се йта сплайси ига, находящегося перед последним экзонам.
В результате часть последовательности интрона, удалявшейся из длинного тра нскрипта, остается в качестве кодирующей последовательности в коротком транскрипте. Это те нуклеотидные последовательности, которые кодируют гидрофильную часть на карбоксильном конце секретируемой молекулы антитела.
7.5,7. Редактирование РИК может изменять смысл информации, закодированной в молекуле РНК Используемые клетками молекулярные механизмы являются постоянным источ ником сюрпризов. Примером может послужить процесс редактирования РНК (ась есйшй), который изменяет нуклеотидную последовательность транскриптов Рт т К после их синтеза и таким образом меняет закодированную в них информацию. Наиболее значительное редактирование РНК обнаружено в транскриптах, кодирующих белки в митохондриях трипаносом. В данном случае в определенные области транскрипта добавляется (или, реже, удаляется) один или более урациловых нуклеотидов, что изменяет как исходную рамку считывания, так и саму последовательность, и, таким образом, меняется смысл закодированной информации. Редактирование некоторых генов настолько существенно, что больше половины нуклеотидов в зрелой мРНК оказываются урациловыми, добавленными в ходе процесса редактирования.
Набор из молекул РНК длиной от 40 до 80 нуклеотидов, транскрибирующихся отдельно, содержит информацию, точно определяющую, как должен быть изменен исходный РНК транскрипт. У этих так называемых направляющих РНК (дих)е )сХАз) за 5'-концом, комплементарным в последовательности одному концу редактируемой об ласти транскрипта, идет последовательностгь определяющая набор нуклеотидов, добав ляемых в транскрипт (рнс. 7. $00). Механизм редактирования исключительно сложен: наараайуяахгьи! РНК З бР направляющая РНК 2 направляющая РНК 1 'трвявкрият РНК б' 3« !! !! СПАРИВАНИЕ в нвповвллккцвй 'и С НАПРАВЛяЮщЕЙ РНК опРеДепают с отсутствующими РНК 1 поло!кение нуклеотидами 0 отсутствующих 3' , нукпеотидов о бР 3' ! ! РЕДАКТИРОВАНИЕ С ПОСЛЕДУЮЩИМ СПАРИВАНИЕМ С НАПРАВЛЯЮЩЕЙ РНК 2 и» Л « ОКОН4АТЕЛЬНОЕ вставленные РЕДАКТИРОВАНИЕ нгкпеотилы Г! 3' б' пенность!о отрвдвхгяр!яя!иная'мРНК Рис.
7.100. Редактирование РНК в митохондриях трипан асом. В основном редактирование начинается вблизи Зсконца и идет, как показано, в направлении 5сконца транскрипта РНК, так как «якорная последоаательнос!ь» на 5сконце большинства направляющих РНК может спариваться только с редактируемыми последовательностями. Ура циловые нуклеотиды добавляются специализированным ферментом, называемым уридилтрансферазой. в каждой точке, где происходит редактирование, РНК разрезается, к образовавшемуся 3' концу добавляются урациловые нуклеотиды и РНК лигируется обратно. Более совершенный вид редактирования РНК встречается у млекопитакяцих.
В данном случае существуют два основных типа редактирования: дезаминирование аденина с образованием инозина (А -+ 1-редактирование) и дезаминирование цито зина с образованием урацила (С -+ Н-редактирование, см. рис. 5.50). Поскольку такие химические модификации меняют свойства спаривания оснований (инозин спаривается с цитозином, а урацил — с аленином), то они могут значительно повли ять на смысл РНК. Если редактирование происходит в кодирующей области, оно может изменить аминокислотную последовательность белка или привести кобразо ванию усеченного белка. Редактирование, происходящее за пределами кодирующих последовательностей, может повлиять на сплайсинг пре мРНК, транспорт мРНК из ядра в цитозоль или на эффективность трансляции РНК.
Процесс Л -+ 1-редактирования особенно преобладает у человека, где по расче там затрагивает свыше 1000 генов. Этот вид редактирования выполняют ферменты, называемые АРАК (аденознндезаминазы, действующие на РНК). Они узнают двух цепочечную структуру РНК, образованную в результате спаривания участка, подвер гающегося редактированию, с комплементарной последовательностью, расположенной где-то на той же самой молекуле мРНК, обычно в интроне на 3' конце (рис. 7. 101). Такие комплементарные последовательности определяют, будет ли редактироваться мРНК или нет и, если ответ положительный, точное место, где зто будет происходить.
Особенно важный пример А -э! редактирования встречается в случае мРНК, коди рующей медиатор.зависимый ионный канал в мозге. Редактирование заключается только в замене глутамина на аргинин; затронутая аминокислота располагается на внутренней стенке канала н произошедшая при редактировании замена меняет проницаемость канала для Саз . Важность такого редактирования была показана на примере мышей, у которых удалили соответствующий ген А1)АЙ.
Мутантные мыши были подвержены эпилептическим припадкам и умирали в ходе или вскоре после отнятия от груди. Если вызвать мутацию гена ионного канала, чтобы напрямукт образовывалась отредактированная форма белка, мыши, у которых отсутствовал фермент Аг)АК, развивались нормально, тем самым показывая, что редактирование РНК ионного канала в норме — критичное событие для развития мозга. С вЂ” + (1 редактирование, осуществляемое другим набором ферментов, также критично для млекопитающих. Например, в определенных клетках кишечника мРНК аполипопротеина В подвергается С -+ ()-редактированию, в результате чего Рис. 7.101.
Механизм А -э Ьредактирования у млекопитающих. Последовательности РНК, находящиеся на одной и той же молекуле РН К, обозначают место редактирования. Обычно последовательность, комплементарная месту редактирования, располагается на интроне, и образующаяся в результате двухцепочечная структура РНК привлекает фермент АОАК, выполняющий Я -+ Ьредактирование Этот вид редактирования происходит в ядре до того, как пре-мРНК будет полностью процессирована.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
