Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 156
Текст из файла (страница 156)
После образования ппРНК спариваются со специфическими мРНК и регулируют их стабильность и процесс их трансляции. Предшественники ппРНК синтезируются РНК-полимеразой П и также проходят через кэпирование и полиаденилирование. Затем они подвергаются специальному типу процессинга, после которого происходит сборка ппРНК с группой белков и образуется РНК-ипдуцируемый комплекс сайлепсинга, или К1ЯС (КХАЦпдцсег1 з!!епс!па согпр!ех). После своего образования К1ЯС ищет свои целевые мРНК, проводя поиск комплементарных нуклеотидных последовательностей (рис. 7.112).
Этот поиск в значительной степени облегчается белком Агйопап(е, компонентом К1ЯС, который выставляег 5'-область ш1РНК так, чтобы она была оптимально расположена для спаривания с другой молекулой РНК (рис. 7.113). У животных область спаривания типично составляет семь нуклеотидных пар и обычно расположена в 3'-1)ТК целевой мРНК.
После того как ппРНК связала мРНК, возможно несколько исходов. Если комплементарно спаренные основания занимают участок значительной протяженности, мРНК расщепляется белком АгцопаШе, эффективно удаляющим ее поли-А хвост, и облегчая ее доступность для действия экзонуклеаз (см. рис, 7.109). Вслед за расщеплением мРНК К1ЯС (со связанной ш1РНК) высвобождается и может начинать поиск других мРНК. Соответственно, одна пнРНК может действовать каталитически, разрушая множество комплементарных сй мРНК.
Можно рассматривать ппРНК как направляющие последовательности, которые сводят вместе разрушающие нуклеазы и специфические мРНК. Если комплеменгарность между ппРНК и мРНК не столь значительна, АгцопаШе не разрезает мРНК, скорее, подавляется трансляция мРНК и происходит ее дестабилизация. Этот эффект связан с уменьшением длины поли-А хвоста и перемещением мРНК к цитозольным структурам, называемым процессируюи1ими тельцами (ргосезз(пд босах; Р-тельца), где мРНК изолируются от рибосом и в итоге декэпируются и деградируют. Р-тельца представляют собой динамичные структуры, состоящие из больших комплексов мРНК и РНК-деградирующих ферментов.
Полагают, что З,"а~ггзйкта~бУГН~1фУЗТТЗйГЗЗННЬЗфСРЩ5ДУЗ~У1~6~й~ЗЗЛРБ-:::763: РАСЩЕПЛЕНИЕ «ОБРЕЗКА» А РАСЩЕПЛЕНИЕ «НАРЕЗКА»' Агяопаоте ядру б 3 ($",",":,'',-"' б П16С комплвмвнтарность нв протяженно мрнк ААААА ААААА высвобс»«двине П1ЗС ААААА УГНЕТЕНИЕ ТРАНСЛЯЦИИ перенос мРНК в Р-тельца и окончательная деградация быстрая ДЕГРАДАЦИЯ мРНК Рис.7.117ь Процессии г н мекки изм действия пИРНК.
Предшественник пкРНК, благодаря комплементарности одной части своей последовательности другой, образуетдвухцепачечную структуру. Она обрезается еще в ядре, а затем з «спорт ируется в цитозоль, где происходит ее дальнейшее расщепление ферментом Р1сег с образованием соответствующей гп1РНК. белок Агапе«де в сочетании с другими компонентами К15С первоначально соединяется с обеими цепями пиРН К, расщепляет и отбрасывает одну из них Другая цепь, используя механизм комплементарного спаривания оснований, направляет К15С к специфическим мРНК. Если совпадение между двумя РНК значительное, как это часто наблюдается у растений, Агбопаоте разрезает целевую мРНК, что приводит к ее быстрой деградации.
У животных совпадение между п»РНК и мРНК часто не превышает короткой области «затравки» размером 7 ну«пептидов вблизи 5сконца пкРНК. Такой небольшой уровень комплементарности между двумя последовательностями РНК приводит к ингибированию трансляции, дестабилизации мРНК и ее переносу к Р-тельцам, где она в итоге деградирует. зто те места в клетке, где происходит последняя стадия разрушения большинства мРНК вЂ” даже тех, что не находятся под контролем ПДРНК (рнс.
7.114). Несколько свойств делают ппРНК особенно ценными регуляторами экспрессии генов. Во первых, одна ппРНК может регулировать целый ряд различных мРНК при Рис.7.113. Структура белка Агвопанте, связанного с идеально спаренными паРНК и мРНК. (Адаптироаано из и. Н. То(~а апб и /оэьца-тог, я/ат. Сленг. Вю/. 3: 36-43, 2007 С разрешения Маспкйап РиьСаьегэ (Ш.) условии, что мРНК содержат общую по следовательнос/ь в их нетранслируемых областях.
Такая ситуация вполне типична в случае человека, где некоторые ш/РНК контролируют сотни разных мРНК. Вовторых, регуляция при помощи ппРНК может быть комбинаторной. Когда спари ванию между ппр1 1К и мРНК не удается запустить расщепление, дополнительные ппРНК, связывающиеся с той же мРНК, приводят к дальнейшему падению скорости ее трансляции. Как обсуждалось ранее в этой главе относительно регуляторных белков, комбинаторный контроль генов значительно расширяет доступные клетке возможности, увязывая экспрессию генов не с одним регулятором, а с комбинацией различных регу ляторов. В третьих, пйРНК занимают сравнительно мало места в геноме по сравнению с белком. Действительно, их малый размер является одной из причин, почему ппРНК были открыты только недавно.
Мы только начинаем осознавать влияние ппРНК, но уже ясно, что они представляют собой очень важную часть аппарата клетки для регуляции экспрессии ее генов. 7.5Л 7. РНК-интерференция служит затцитньлм механизмом клетки Многие из белков, принимающих участие в только что описанных регуляторных механизмах, связанных с ппРНК, также выполняют вторую функцию, действуя ИИИ ИИИ Рис. 7.114. Визуализация Р-телец. Клетки человека окрасили антнтелами к компоненту фермента декэпироаання мРНК Оср1а (иэображения слеза) и к белку Агвопаше (иэображения посередине). Прн наложении двух изображений (иэображения справа) видно, что даа белка сола кап изо яаны (или, говорят, колокализуются) вблизи центров, называемых Ртельцами (Адаптирааано из /.
(Ю ет а(., П/ат. Се//Вю/. 7: 643 — 644, 2005. С разрешения Маотк(/ап Роыаьегз (Гг/.) 7.5. Посттраисирипциоииые средства контроля 7б5 как защитный механизм: они организуют деградацию чужеродных молекул РНК, особенно тех, которые встречаются в двухцепочечной форме. Этот механизм, именуемый РНК-интерференцией (КХА Ыеггегепсе; КХА1), обнаружен у самых разнообразных организмов, включая одноклеточные грибы, растения и червей, что предполагает его эволюционную античность. Многие мобильные элементы и вирусы в ходе своих жизненных циклов образуют двухцепочечную РНК, хотя бы на короткое время, и РНК-интерференция помогаег держать этих потенциально опасных «захватчиков» под контролем. Как будет видно, РНК-интерференция также снабдила ученых мощной экспериментальной технологией, позволяющей выключать экспрессию индивидуальных генов.
Наличие двухцепочечной РНК в клетке запускает РНК-интерференцию путем привлечения белкового комплекса, содержащего 1)гсег — ту же самую нуклеазу, которая осуществляет процессинг ппРНК (см. Рис.?.112). Этот белковый комплекс расщепляет двухцепочечную РНК на короткие (примерно 23 нуклеотидные пары) фрагменты, называемые малыми интерферирующими РНК (вшаП Ыег(етчпй КХАв; в1РНК). Белок Агдопап(е и другие компоненты В15С связывают затем в такие двухцепочечные з)РНК, как и в случае с ппРНК, и одна цепь дуплекса РНК раз резается белком Агдопап1е и отбрасывается. Оставшаяся одноцепочечная молекула гйРНК направляет К1ЯС обратно к комплементарным молекулам РНК, образуемым вирусом или мобильным элементом, и, так как нуклеотидные последовательности »ВРНК и РНК-мишени полностью комплементарны, Агйопап(е разрезает эти моле кулы, приводя к их быстрой деградации (рис.
7.115). Каждый раз, когда й1ЯС расщепляет новую молекулу РНК, он высвобождается — таким образом, как мы видели в случае с ппРНК, единичная молекула РНК может действовать каталитически, разрушая много комплементарных РНК. Некоторые организмы используют дополнительный механизм, который многократ но усиливает сигнал РНК-интерференции. В таких организмах РНК-зависимые РНК-полимеразы могут превращать продукты гйРНК-зависимого расщепления в еще большее количество двухцепочечных РНК. Такая амплификация гарантирует, что, начавшись, РНК-интерференция может продолжаться даже после того, как вся инициировавшая ее двухцепочечная РНК деградирована или рассеялась. Например, это позволяет делящимся клеткам продолжать осуществлять РНК-интерференцию, запущенную еще в родительских клетках. У некоторых организмов активность РНК-интерференции может распространяться путем переноса фрагментов РНК от клетки к клетке.
Это особенно важно для растений (чьи клетки связаны тонкими соединительными каналами, как описано в главе 19), поскольку это позволяет целому растению приобрести устойчивость к действию РНК-вируса после заражения только нескольких его клеток. В широком смысле ответ системы РНК-интерференции напоминает определенные механизмы иммунной системы животных; в обоих случаях вторгающийся организм вызывает специализированный ответ и — через амплификацию «атакующих» молекул— организм хозяина становится системно защищенным.
7.5.18. РНК-интерференция может управлять процессом образования гетерохроматина Только что описанный механизм РНК-интерференции не обязательно останавливается на разрушении молекул РНК-мишеней. В некоторых случаях аппа- двухцепочечнвя РНК лай в(РНК Агйопеи(е идруп еве к АгвопацГе и другие белки гг)ВС ДАЛЕЕ ПРОЦЕСС ИДЕТ ПО ОДНОМУ ИЗ ПУТЕЙ, ПОКАЗАННЫХ НА рис. 7.112 РНК-попимервзв МЕТИЛИРОВАНИЕ ГИСТОНОВ МЕТИЛИРОВАНИЕ ДНК ПОДАВЛЕНИЕТРАНСКРИПЦИИ Рис. 711$. з)РНК зависимое образование гетеракроматина. У многих организмов двух це почечная РН К может запускать как разрушение комплемента рных мРНК (слева), так и са йленсинг транскрип ции (спра- ва).
Изменения в структуре хроматина, вызываемые связыванием комплекса й!Ть (РНК-индуцируемого сайленсинга транскрипции), напоминают те, которые приведены на рис. 7.81. рат РНК интерференции может избирательно выключать синтез целевых РНК. Чтобы этот поразительный механизм заработал, короткие ГРРН, получаюп(неся в результате действия белка Р)сег, собираются с группой белков (включая белок Агйопап(е) с образованием комплекса К!ТЯ (К)ч)А (пг(псес( (гапзсг(р()опа! Гй!епсшд, РН К -индуцируемого сайленсию а транскрипции).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
