การประมวลผลการประกบ บทบาทของ RNA ในกระบวนการรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรม

การสุกของ mRNA เรียกว่าการประมวลผล ความสำคัญทางชีวภาพของการประมวลผลในเซลล์ยูคาริโอตอยู่ที่ความเป็นไปได้ที่จะได้รับการรวมกันของยีนเอ็กซอนที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงได้รับโปรตีนที่หลากหลายมากขึ้นซึ่งเข้ารหัสโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ DNA เดี่ยว

นอกจากนี้ การปรับเปลี่ยนปลาย mRNA ขนาด 3' และ 5' ยังทำหน้าที่ควบคุมการส่งออกจากนิวเคลียส รักษาเสถียรภาพในไซโตพลาสซึม และปรับปรุงอันตรกิริยากับไรโบโซม

แม้กระทั่งก่อนที่การถอดเสียงจะเสร็จสิ้น การเกิดโพลิอะดีนิเลชั่นของปลาย 3'-end จะเกิดขึ้น (ส่วนที่ 6.3) 7-เมทิลกัวโนซีนถูกเติมที่ปลาย 5 นิ้วของ mRNA ผ่านทางสะพานไตรฟอสเฟต โดยเชื่อมต่อกันที่ตำแหน่งที่ผิดปกติ 5"^5" และไรโบสของนิวคลีโอไทด์สองตัวแรกจะถูกเมทิลเลต กระบวนการนี้เรียกว่าการกำหนดสูงสุด

กระบวนการตัดลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะจากโมเลกุล RNA และลำดับการรวมที่ยังคงอยู่ในโมเลกุล "โตเต็มที่" ระหว่างการประมวลผล RNA เรียกว่าการต่อรอย ในระหว่างการต่อรอย ส่วนของ mRNA ที่ไม่ได้เข้ารหัสสำหรับโปรตีน (อินตรอน) จะถูกลบออก และ exons ซึ่งเป็นส่วนที่เข้ารหัสสำหรับลำดับกรดอะมิโนจะถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และ pre-mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะจะถูกแปลงเป็น mRNA ที่เจริญเต็มที่ จากนั้น สังเคราะห์โปรตีนของเซลล์ (แปล)

การต่อประกบจำเป็นต้องมีลำดับพิเศษ 3" และ 5" การประกบจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยอาร์เอ็นเอที่ซับซ้อนขนาดใหญ่และโปรตีนที่เรียกว่าประกบ รอยต่อประกอบด้วยไรโบนิวคลีโอโปรตีนขนาดเล็ก (snRNPs) นิวเคลียร์ขนาดเล็ก 5 ตัว ได้แก่ u1, u2, u4, u5 และ ub RNA ที่เป็นส่วนหนึ่งของ snRNP มีปฏิสัมพันธ์กับอินตรอนและอาจเกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา มีส่วนร่วมในการต่อรอยอินตรอนที่มี GU ในตำแหน่งต่อ 5" และ AG ในตำแหน่งต่อ 3"

บางครั้ง ในระหว่างกระบวนการเจริญเต็มที่ mRNA สามารถผ่านการต่อเชื่อมแบบอื่นได้ ซึ่งประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าอินตรอนที่มีอยู่ในพรี-mRNA ถูกตัดออกในชุดค่าผสมทางเลือกต่างๆ ซึ่งเอ็กซอนบางตัวก็ถูกตัดออกเช่นกัน ผลิตภัณฑ์บางชนิดของการต่อรอยแบบอื่นของพรี-mRNA นั้นใช้งานไม่ได้ เช่น ในการกำหนดเพศในแมลงวันผลไม้ดรอสโซฟิล่า แต่บ่อยครั้งการต่อรอยแบบอื่นของพรี-mRNA ของยีนเดี่ยวจะทำให้เกิด mRNA หลายตัวและผลิตภัณฑ์โปรตีนของพวกมัน

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในมนุษย์ 94% ของยีนอยู่ภายใต้การต่อแบบอื่น (ยีน 6% ที่เหลือไม่มีอินตรอน) การต่อรอยทางเลือกในยูคาริโอตหลายเซลล์เป็นกลไกสำคัญในการเพิ่มความหลากหลายของโปรตีนโดยไม่ต้องสร้างสำเนาของยีนที่ซ้ำซ้อน และยังช่วยให้มีการควบคุมการแสดงออกของยีนเฉพาะเนื้อเยื่อและเฉพาะระยะ (การสำแดง)

การแนะนำ

การสังเคราะห์โปรตีนสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนของการถอดรหัส การประมวลผล และการแปล ในระหว่างการถอดเสียง ข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสในโมเลกุล DNA จะถูกอ่าน และข้อมูลนี้จะถูกเขียนลงในโมเลกุล mRNA ในระหว่างลำดับขั้นตอนการประมวลผลที่ต่อเนื่องกัน ชิ้นส่วนบางส่วนที่ไม่จำเป็นในขั้นตอนต่อมาจะถูกเอาออกจาก mRNA และลำดับนิวคลีโอไทด์จะถูกแก้ไข หลังจากที่รหัสถูกส่งจากนิวเคลียสไปยังไรโบโซม การสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนที่เกิดขึ้นจริงเกิดขึ้นโดยการติดกรดอะมิโนแต่ละตัวเข้ากับสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโต

กำลังประมวลผล

ระหว่างการถอดความและการแปล โมเลกุล mRNA จะผ่านการเปลี่ยนแปลงตามลำดับหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าเมทริกซ์การทำงานสำหรับการสังเคราะห์สายโซ่พอลิเปปไทด์เจริญเติบโตเต็มที่ ด้วยการมาถึงของการประมวลผลในเซลล์ยูคาริโอต จึงเป็นไปได้ที่จะรวมยีนเอ็กซอนเพื่อให้ได้โปรตีนที่หลากหลายมากขึ้นซึ่งเข้ารหัสโดยนิวคลีโอไทด์ DNA ลำดับเดียว

การกำหนดสูงสุด

โครงสร้างทางเคมีของหมวก

เมื่อเกิดการปิดฝา 7-เมทิลกัวโนซีนจะถูกเติมที่ปลาย 5 นิ้วของการถอดเสียงผ่านสะพานไตรฟอสเฟตที่เชื่อมต่อพวกมันที่ตำแหน่งที่ผิดปกติ 5-5 นิ้ว เช่นเดียวกับเมทิลเลชั่นของไรโบสของนิวคลีโอไทด์สองตัวแรก กระบวนการปิดฝาเริ่มต้นตั้งแต่ก่อนนั้น การสิ้นสุดการถอดรหัสของโมเลกุล pre-mRNA

ฟังก์ชั่นกลุ่มหมวก:

• การควบคุมการส่งออก mRNA จากนิวเคลียส
• การป้องกันส่วนท้ายของทรานสคริปต์ 5 นิ้วจากเอ็กโซนิวคลีเอส
• การมีส่วนร่วมในการเริ่มออกอากาศ

โพลีอะดีนิเลชั่น

โพลีอะดีนีเลชันเกี่ยวข้องกับการเติมกรดอะดีนีลิกที่ตกค้าง 100 ถึง 200 ตัวที่ส่วนท้ายขนาด 3 นิ้วของสำเนา ซึ่งดำเนินการโดยโพลีเมอเรสเอนไซม์พิเศษ (A)

การต่อประกบ

หลังจากโพลีอะดีนิเลชัน mRNA จะถูกกำจัดอินตรอน กระบวนการนี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดย spliceosome และเรียกว่า splicing

ออกอากาศ

จากนั้นโมเลกุลโปรตีนที่เสร็จแล้วจะถูกแยกออกจากไรโบโซมและขนส่งไปยังตำแหน่งที่ต้องการในเซลล์ โปรตีนบางชนิดจำเป็นต้องมีการดัดแปลงเพิ่มเติมหลังการแปลเพื่อให้ได้สถานะแอคทีฟ

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "การประมวลผล (ชีววิทยา)" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

คำนี้มีความหมายอื่น ดูที่ การประมวลผล (ชีววิทยา) กิจกรรมการประมวลผล ซึ่งรวมถึงการประมวลผลและการจัดเก็บข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการชำระเงิน คำนี้มักใช้ในอุตสาหกรรมการธนาคาร... ... Wikipedia

การส่ง RNA ขนาดเล็กที่มีกิ๊บติดผมโดยใช้เวกเตอร์ที่ใช้ lentivirus และกลไกของการรบกวน RNA ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การรบกวน RNA (ก ... Wikipedia

Pre mRNA พร้อมสเตมลูป อะตอมไนโตรเจนในฐานจะเน้นด้วยสีน้ำเงิน อะตอมออกซิเจนในกระดูกสันหลังของฟอสเฟตของโมเลกุลด้วยสีแดง กรดริโบนิวคลีอิก (RNA) เป็นกรดนิวคลีอิกโพลีเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ที่มีสารตกค้าง ... ... Wikipedia

ความเชื่อหลักของอณูชีววิทยาสรุปกฎสำหรับการดำเนินการตามข้อมูลทางพันธุกรรมที่สังเกตได้ในธรรมชาติ: ข้อมูลถูกส่งจากกรดนิวคลีอิกไปยังโปรตีน แต่ไม่ใช่ในทิศทางตรงกันข้าม กฎนี้กำหนดโดยฟรานซิส... ... วิกิพีเดีย

Pre mRNA พร้อมสเตมลูป อะตอมไนโตรเจนในฐานจะเน้นด้วยสีน้ำเงิน อะตอมออกซิเจนในกระดูกสันหลังของฟอสเฟตของโมเลกุลด้วยสีแดง กรดริโบนิวคลีอิก (RNA) คือกรดนิวคลีอิกโพลีเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ที่มีกรดออร์โธฟอสฟอริกตกค้าง ... Wikipedia

Pre mRNA พร้อมสเตมลูป อะตอมไนโตรเจนในฐานจะเน้นด้วยสีน้ำเงิน อะตอมออกซิเจนในกระดูกสันหลังของฟอสเฟตของโมเลกุลด้วยสีแดง กรดริโบนิวคลีอิก (RNA) เป็นหนึ่งในสามโมเลกุลหลัก (อีกสองโมเลกุลคือ ... Wikipedia

ความเชื่อหลักของอณูชีววิทยาสรุปกฎสำหรับการดำเนินการตามข้อมูลทางพันธุกรรมที่สังเกตได้ในธรรมชาติ: ข้อมูลถูกส่งจากกรดนิวคลีอิกไปยังโปรตีน แต่ไม่ใช่ในทิศทางตรงกันข้าม กฎนี้กำหนดโดย Francis Crick... ... Wikipedia

รูปแบบการสังเคราะห์โปรตีนโดยไรโบโซม การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนของการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์จาก ... Wikipedia

เรียกว่าการกำหนดสูงสุดและโพลีอะดีนิเลชันของ mRNA กำลังประมวลผล (การแก้ไขภายหลังการถอดเสียง)

การกำหนดสูงสุด:

เรซิดิวถูกเติมไปยังส่วนปลายขนาด 5 นิ้วของ mRNA ของยูคาริโอตทั้งหมดในระหว่างการประมวลผล 7-เมทิลกัวโนซีนด้วยการศึกษา พันธะฟอสโฟไดสเตอร์ขนาด 5" à 5" ที่เป็นเอกลักษณ์- นิวคลีโอไทด์พิเศษนี้เรียกว่า หมวกหรือ หมวก

ฟังก์ชั่นหมวก :

1. ปกป้อง RNA จากเอ็กโซนิวคลีเอส

2.ช่วยจับตัวของโมเลกุล mRNA กับไรโบโซม

โพลีอะดีนิเลชั่น:

ส่วนปลายขนาด 3" ก็ได้รับการแก้ไขทันทีหลังจากการถอดรหัสเสร็จสิ้น โดยมีเอนไซม์พิเศษคือ โพลีอะดีนิเลตโพลีเมอเรสยึดติดกรดอะดีนีลิกที่ตกค้าง (โพลี (A)) ได้ตั้งแต่ 20 ถึง 250 ตัวที่ปลาย 3 นิ้วของการถอดเสียง RNA แต่ละตัว Polyadenylate polymerase จดจำลำดับเฉพาะ อ่าาาแยกนิวคลีโอไทด์ส่วนเล็กๆ จำนวน 11-30 ตัวออกจากทรานสคริปต์ปฐมภูมิ จากนั้นจึงแนบลำดับโพลี (A) เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า "หาง" ดังกล่าวมีส่วนช่วยในการประมวลผล RNA ในภายหลังและการส่งออกโมเลกุล mRNA ที่เจริญเต็มที่จากนิวเคลียส

เนื่องจาก mRNA มีส่วนร่วมในกระบวนการแปล ความยาวของแฟรกเมนต์ polyA จะลดลง นิวคลีโอไทด์ของอะดีนิล 30 ตัวถือว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความเสถียร

การถอดเสียงนิวเคลียร์ทั้งชุดของ RNA polymerase II เรียกว่า RNA นิวเคลียร์ที่แตกต่างกัน(hnRNA)

RNA ทั้ง 3 คลาสถูกคัดลอกมาจากยีนที่มีอยู่ อินตรอน(พื้นที่ที่ไม่มีข้อมูล) และเอ็กซอน(ส่วนของ DNA ที่นำข้อมูล) ลำดับที่เข้ารหัสโดยอินตรอน DNA จะต้องถูกลบออกจากการถอดเสียงหลักก่อนที่ RNA จะออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กระบวนการลบสำเนาของลำดับ intronic เรียกว่า การต่ออาร์เอ็นเอ.

การประกบ RNA ถูกเร่งปฏิกิริยา คอมเพล็กซ์ของโปรตีนที่มี RNAเรียกว่า "อนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนนิวเคลียร์ขนาดเล็ก"(snRNP, อนุภาคไรโบนิวคลีอิกนิวเคลียร์ขนาดเล็กภาษาอังกฤษ, snRNP) RNA ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า ไรโบไซม์

หน้าที่ของอินตรอน:

ปกป้องส่วนที่ทำงานตามหน้าที่ของจีโนมของเซลล์จากผลกระทบที่สร้างความเสียหายจากปัจจัยทางเคมีหรือกายภาพ (รังสี)

· อนุญาตให้ใช้สิ่งที่เรียกว่า การประกบทางเลือกเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมของจีโนมโดยไม่เพิ่มจำนวนยีน

การประกบทางเลือก:

อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในการกระจายตัวของ exons ของการถอดเสียงหนึ่งรายการระหว่างการประกบ RNA ที่แตกต่างกันและโปรตีนที่แตกต่างกันจึงเกิดขึ้น

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ายีนมากกว่า 40 ยีนที่มีการถอดเสียงอาจมีการต่อประกบแบบอื่น ตัวอย่างเช่น การถอดเสียงของยีนแคลซิโทนินซึ่งเป็นผลมาจากการต่อรอยทางเลือกอื่น ทำให้เกิดอาร์เอ็นเอ ซึ่งทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์แคลซิโทนิน (ในต่อมไทรอยด์) หรือโปรตีนเฉพาะที่รับผิดชอบในการรับรู้รสชาติ (ในสมอง) การถอดเสียงของยีน α-tropomyosin ผ่านการต่อรอยทางเลือกที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น มีการระบุ mRNA ของ tropomyosin ที่แตกต่างกันอย่างน้อย 8 ชนิดที่ได้มาจากการถอดเสียงเดี่ยว (ดูรูป)

33. รูปแบบทั่วไปของการสังเคราะห์โปรตีน - ข้อกำหนดเบื้องต้นที่จำเป็น:

การไหลของข้อมูลเป็นรูปแบบสำหรับการส่งข้อมูล (ความเชื่อหลักของชีววิทยาระดับโมเลกุล) การจำลองดีเอ็นเอและการถอดรหัส - เอนไซม์กลไก การถอดรหัสแบบย้อนกลับ บทบาทของการย้อนกลับ การประมวลผลและการต่อ mRNA ลักษณะของรหัสพันธุกรรม โคดอน แอนติโคดอน

ความแตกต่างระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนและการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโมเลกุลอื่น ๆ:

· ไม่มีความสอดคล้องกันระหว่างจำนวนโมโนเมอร์ในเมทริกซ์และผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา (นิวคลีโอไทด์ 4 ตัว - กรดอะมิโน 20 ตัว)

· ไม่มีการเสริมกันระหว่าง mRNA (เทมเพลต) และสายโซ่เปปไทด์ของโปรตีน (ผลิตภัณฑ์)

รูปแบบทั่วไปของการสังเคราะห์โปรตีน - ข้อกำหนดเบื้องต้นที่จำเป็น:

· การไหลของข้อมูล(การถ่ายโอนข้อมูลจาก DNA ไปยัง RNA ไปยังโปรตีน)

· การไหลของพลาสติก(กรดอะมิโน, mRNA, tRNA, เอนไซม์)

· การไหลของพลังงาน(มาโครเออร์จี ATP, GTP, UTP, CTP)

การประมวลผลในยูคาริโอตส่งผลกระทบต่อการถอดเสียงปฐมภูมิของยีนยูคาริโอตทุกประเภท

การประมวลผลในยูคาริโอต

การกำหนดสูงสุดแสดงถึงการก่อตัวที่ปลาย 5 นิ้วของ mRNA ของโครงสร้างพิเศษ - หมวก (หมวก) การสวมหมวกจะเกิดขึ้นก่อนที่การถอดรหัสจะเสร็จสมบูรณ์และปกป้องปลาย 5 นิ้วของ RNA จากการกระทำของนิวคลีเอส การกำหนด RNA จะดำเนินการโดยมีส่วนร่วม GTP(กัวโนซีน ไตรฟอสเฟต) ซึ่ง GMP จะถูกถ่ายโอนไปยัง 5"-ไดฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์แรกของ mRNA

โพลีอะดีนิเลชั่นดำเนินการโดยเอนไซม์โพลี(A) พอลิเมอเรสและนำไปสู่การก่อตัวที่ปลาย 3 นิ้วของชิ้นส่วนโอลิโก (A) ที่มีกรดอะดีนีลิกตกค้าง 100 - 200 ตัวเรียงกันเป็นแถวและเรียกอีกอย่างว่า "หางโพลี (A)" สิ่งนี้ โพลี(A) -ลำดับต่อมา เพิ่มเข้าไปใน RNA หลังจากใส่ cap แล้ว- ขั้นแรก ปลาย 3 นิ้วของ RNA ถูกแยกออกโดยเอนไซม์ที่จุดที่ 10-35 ไรโบนิวคลีโอไทด์ห่างจากลำดับอนุรักษ์นิยม AAUAAA จากนั้นเกิดโพลิอะดีนิเลชั่นของปลายนี้ของโมเลกุล RNA หางโพลี (A) พบได้ในเกือบทั้งหมด สิ่งมีชีวิตยูคาริโอต mRNA ยกเว้นการถอดเสียงของยีนฮิสโตน ไม่พบลำดับ AAUAAA ในการถอดเสียงยูคาริโอต RNA ทั้งหมด เห็นได้ชัดว่าเกิดจากการกลายพันธุ์ที่ป้องกันการเกิดโพลีอะดีนิเลชั่น ในกรณีที่ไม่มีหางขนาด 3 นิ้ว การถอดเสียง RNA จะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดยเอนไซม์

ที่. ฝาครอบขนาด 5 นิ้วและส่วนหางขนาด 3 นิ้วมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประมวลผลและการขนส่ง mRNA เข้าสู่ไซโตพลาสซึมต่อไป ส่วนท้ายของโพลี (A) เป็นตัวกำหนดความเสถียรของ mRNA และอายุการใช้งานในเซลล์ นอกจากนี้ยังส่งเสริมการปล่อย mRNA จากนิวเคลียสเข้าสู่ไซโตพลาสซึม และยังจำเป็นสำหรับการควบคุมการแปลอีกด้วย

กลไกการประกบ: RNA อัตโนมัติ (Klag, 400)

RNA นิวเคลียร์ประเภทต่างๆ รวมถึง mtx และ chlp RNA มีกลไกการต่อกันของตัวเอง

ขึ้นอยู่กับความจำเพาะของกลไกการประกบ อินตรอนสามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม สู่กลุ่มแรกซึ่งรวมถึงอินตรอนที่เป็นส่วนหนึ่งของการถอดเสียง rRNA หลัก ซึ่งการลบออกไม่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบเพิ่มเติม อินตรอนเหล่านี้เองมีกิจกรรมของเอนไซม์ที่จำเป็นในการตัดทอนพวกมัน ข้อเท็จจริงนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1982 (Tomas Cech และคณะ) ในโปรโตซัว Tetrachymena ที่ถูกแฟลเจล เนื่องจากคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติ บางครั้งจึงเรียกว่า RNA ที่ประกบตัวเอง ไรโบไซม์ .

กระบวนการตัดตัวเอง (autoescision) (รูปที่ 145_Konichev)

(รูปที่ 12-12, Klag) แสดงถึงปฏิกิริยานิวคลีโอฟิลิกสองปฏิกิริยา ทรานส์เอสเตริฟิเคชัน, โดยที่กัวโนซีนมีปฏิกิริยากับทรานสคริปต์หลักและทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วม ในกรณีนี้ กัวโนซีนกลุ่ม 3"-ไฮดรอกซิลจะถูกถ่ายโอนไปยังนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกับปลาย 5" ของอินตรอน ในปฏิกิริยาที่สอง หมู่ไฮดรอกซิลนี้มีปฏิกิริยากับหมู่ฟอสเฟตที่ปลาย 3 นิ้วของอินตรอนขวา ส่งผลให้อินตรอนถูกตัดออกและปลายของเอ็กซอน 2 ตัวที่อยู่ติดกันมารวมกันจนเกิดเป็น mRNA ที่เจริญเต็มที่

อินตรอน 26S rRNA ของ Tetrahymena, IVS ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 413 ตัว ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยา ทรานส์เอสเตริฟิเคชัน โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพิ่มเติม เอ็กซอนสองตัวจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง 26S rRNA ที่เจริญเต็มที่ จากนั้นอินตรอนที่ตัดออกจะถูกหมุนเวียน จากองค์ประกอบของมัน ชิ้นส่วนที่มีนิวคลีโอไทด์ 19 ตัวจะถูกปล่อยออกมาโดยการแตกตัวอัตโนมัติสองขั้นตอน ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของนิวคลีโอไทด์ยาว RNA 376 (L -19 IVS) ซึ่งเป็นเอนไซม์ RNA ที่แท้จริง (ไรโบไซม์) ซึ่งมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา ไรโบไซม์นี้มีโครงสร้างที่มั่นคง มีกิจกรรมของเอ็นโดนิวคลีเอส การแยก RNA แบบเกลียวเดี่ยวยาว และแสดงความจำเพาะ โดยรับรู้ถึงเตตรานิวคลีโอไทด์ของ CUCU ในองค์ประกอบของสารตั้งต้นที่ถูกโจมตี ในโครงสร้าง ประเภทที่ 1 อินตรอนมีการระบุลำดับโอลิโกพูรินภายในที่มีลักษณะเฉพาะ (ใน Tetrahymena นี่คือลำดับ GGAGGG) ที่เรียกว่า ลำดับของอะแดปเตอร์ ซึ่งมีส่วนร่วมในการก่อตัวของแอคทีฟเซ็นเตอร์ของเอนไซม์ RNA และมีบทบาทสำคัญในการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาของ RNA

การตัดออกอินตรอนด้วยตนเองนี้เป็นลักษณะของ pre-rRNA ของโปรโตซัวชนิดอื่น เห็นได้ชัดว่ากลไกนี้ยังทำงานในระหว่างการลบอินตรอนออกจากการถอดเสียง mRNA และ tRNA หลักด้วย ไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ซึ่งเกี่ยวข้องกับ กลุ่มที่สอง.

เพื่อตัดอินตรอนออกไป กลุ่มที่สองจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติสองปฏิกิริยา แต่ไม่จำเป็นต้องใช้กัวโนซีน

การศึกษาเพิ่มเติมพบว่าไม่เพียงแต่ RNA ขนาดใหญ่ (~ 400 นิวคลีโอไทด์ใน Tetrahymena และ RNase P) เท่านั้น แต่ยังมีโอลิโกนิวคลีโอไทด์ขนาด 13-20 เมอร์สั้น ๆ ที่สามารถสังเคราะห์ ในหลอดทดลอง ได้ด้วย มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา ไรโบไซม์ดังกล่าวถูกเรียกว่า มินิวินเทอร์ - หนึ่งในแบบจำลองการทำงานของไรโบไซม์ที่ได้รับการศึกษาโดยละเอียดเรียกว่า “หัวค้อน "(รูปที่ 146) โครงสร้างตติยภูมิของ "หัวค้อน" ได้รับความเสถียรโดยไอออนของโลหะไดวาเลนต์ ซึ่งจะทำให้อะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบของพันธะฟอสโฟไดสเตอร์เป็นกลาง และเชื่อมต่อหมู่ฟอสเฟตกับพันธะโควาเลนต์ไปพร้อมๆ กัน ซึ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของสถานะการเปลี่ยนแปลงที่เสถียร (เอนไซม์-สารตั้งต้น ซับซ้อน). เช่นเดียวกับในกรณีของการเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์โปรตีน ไรโบไซมและสารตั้งต้นที่ถูกโจมตี

(โมเลกุล RNA ที่ผลิตตามธรรมชาติหรือสังเคราะห์) ก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้น จากนั้นจึงเกิดเป็นสารเชิงซ้อนของผลิตภัณฑ์เอนไซม์ (ดูรูปที่ 146)

กลไกการประกบ: spliceosome (การประมวลผล MRNA ในยูคาริโอต)

ในพรีเอ็มอาร์เอ็นเอของนิวเคลียร์ อินตรอนสามารถมีความยาวได้ถึง 20,000 นิวคลีโอไทด์ ดังนั้นการกำจัดจึงต้องใช้กลไกที่ซับซ้อนมากกว่าการตัดออกด้วยตนเอง (การตัดออกอัตโนมัติ) (รูปที่ 12-13) ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ปลายอินตรอนในโมเลกุลเหล่านี้คล้ายกัน โดยที่ปลาย 5 นิ้ว มักจะมีไดนิวคลีโอไทด์ (กู) GU และที่ปลาย 3 นิ้วจะมีไดนิวคลีโอไทด์ (เอจี)เอจี โมเลกุลของโปรตีนพิเศษจับกับลำดับเหล่านี้และก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนที่เรียกว่า ประกบกัน- ส่วนประกอบหลักของประกบคือ ไรโบนิวคลีโอโปรตีนนิวเคลียร์ขนาดเล็กหรือ snRNPซึ่งพบได้เฉพาะในนิวเคลียสและมีสารตกค้างจากยูริดีนมาก ดังนั้น RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กจึงมักถูกกำหนดให้เป็น U1, U2...U6

[โคนิเชฟ หน้า 292.ในการประกบก่อน mRNA

ในยูคาริโอตที่สูงกว่านั้นจะมีโปรตีนจำนวนหนึ่งเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่นเดียวกับ RNA ชนิดพิเศษ - RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (snRNA) RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กมีลำดับตั้งแต่ 65 ถึง 1,000 นิวคลีโอไทด์ขึ้นไป (10S-90S) ซึ่งอุดมไปด้วยนิวคลีโอไทด์ของยูริดิล และดังนั้นจึงถูกเรียกว่า uRNA (Ul, U2 ฯลฯ) ในยีสต์ มีการระบุ snRNA ที่แตกต่างกัน 25 ชนิดในสัตว์มีกระดูกสันหลัง - 15 ชนิด ในกบกรงเล็บ Xenopus laevis snRNA จำนวนหนึ่ง (U3, U8, U14 และ U22) มีส่วนร่วมในการประมวลผลของไรโบโซม RNA ซึ่งจับกับบริเวณชายแดนของ ลำดับตัวเว้นระยะ (ดูรูปที่ 143) RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กไม่เพียงแต่ถูกระบุในสัตว์มีกระดูกสันหลังและยีสต์เท่านั้น แต่ยังพบในแมลงและแบคทีเรียอาร์คันซอด้วย พวกมันอาจเป็นกลุ่มโมเลกุลที่เก่าแก่มาก ลำดับนิวคลีโอไทด์ของ uRNA ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

ยูคาริโอตเกิดขึ้นพร้อมกันมากกว่า 90% ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้กับมนุษย์และดรอสโซฟิล่า U1 โครงสร้าง uRNA ที่มีความอนุรักษ์นิยมสูงแสดงให้เห็นว่าการต่อรอยเป็นกระบวนการที่เก่าแก่มากซึ่งเริ่มต้นด้วยการต่อรอยอัตโนมัติ (ดูด้านบน) และแปรสภาพเป็นการต่อต่อด้วยการมีส่วนร่วมของอนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนพิเศษ - snRNPs ยีน SnRNA ถูกคัดลอกโดย RNA polymerase II และมีการจำแนกตำแหน่งที่แตกต่างกันในจีโนม: บางส่วนเป็นยีนอิสระที่แยกจากกัน

ไม่มีอินตรอน ในขณะที่ยีนของ snRNA อื่นๆ จะอยู่ภายในอินตรอนของยีนที่เข้ารหัสโปรตีน ดังนั้นใน Xenopus U13 จึงถูกเข้ารหัสโดยลำดับที่ไม่ซ้ำกันสามลำดับที่อยู่

อินตรอน 5, 6 และ 8 ของยีนโปรตีนช็อกความร้อน และยีน U16 ตั้งอยู่ภายในอินตรอนของโปรตีนไรโบโซมอล L1 กรณีหลังนี้มีความสำคัญ เนื่องจากแสดงให้เห็นว่าการประมวลผล rRNA และการประมวลผล mRNA ของโปรตีนไรโบโซมสามารถประสานงานกับการมีส่วนร่วมของ snRNA ได้ นอกจาก,

แนะนำว่า snRNA สามารถทำหน้าที่เป็นพี่เลี้ยง RNA โดยมีส่วนร่วมในการพับ RNA เช่น ช่วยให้เธอยอมรับโครงสร้างที่จำเป็นในอวกาศ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กมีอยู่ในนิวเคลียสในเชิงซ้อนซึ่งมีโปรตีนที่เรียกว่าอนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนขนาดเล็ก (snRNPs) ส่วนประกอบที่เสถียรของ snRNP คือโปรตีนไฟบริลลาริน ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างอนุรักษ์นิยมอย่างมากโดยมีน้ำหนักโมเลกุล 34 kDa ซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวคลีโอลี คอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วย snRNP หลายตัวที่กระตุ้นการประกบของ pro-mRNA นิวเคลียร์เรียกว่า ประกบกัน .]

เป็นที่ทราบกันว่า snRNA ประเภท U 1 มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายคลึงกันที่ปลาย 5 นิ้วของอินตรอน การจับคู่ลำดับเหล่านี้ทำให้เกิดการต่อกัน จากนั้น snRNA ประเภท U2, U4, U5 และ U6 รวมเข้าด้วยกัน การประกบจะเริ่มต้นขึ้น เช่นเดียวกับในกรณีของอินตรอนของกลุ่มแรก ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตริฟิเคชันสองครั้ง ซี"-กลุ่มไฮดรอกซิลของอะดีนีน (A) ซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในอินตรอน โต้ตอบกับบริเวณรอยต่อขนาด 5 นิ้ว และตัดสายโซ่ RNA จากนั้น snRNP หลายตัวจะก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนระดับกลาง และปฏิกิริยาที่สองเริ่มต้นขึ้น: ปลายอิสระขนาด 5 นิ้วของอินตรอนเชื่อมต่อกับ สารอะดีนีนที่ตกค้าง ผลที่ได้คือโครงสร้างแบบบ่วงบาศที่มีลักษณะคล้ายวงวนที่มีลักษณะเฉพาะถูกสร้างขึ้นโดยมีอินตรอนที่ถูกลบออกไป จากนั้นปลายของเอ็กซอนจะถูกผูกเข้าด้วยกัน และสารเชิงซ้อน snRNA จะปล่อยทรานสคริปต์ออกมา .

[ โคนิเชฟ หน้า 294 การทำงานร่วมกันของ snRNA ต่างๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของ splicingosome กับ pre-mRNA ที่ประกบกันในไซต์ขนาด 5 "และ 3" ทำให้อินตรอนมีโครงสร้างคล้ายลูป ในกรณีนี้ ปลายของเอ็กซอนจะเข้าใกล้กันมากขึ้น ซึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนที่ไม่เป็นที่ยอมรับ (แตกต่างจากคู่วัตสัน-คริก) ระหว่างกัวนีนสองตัวที่มีอยู่ในจุดต่อ 5" และ 3" (ดูรูปที่ 3) .148) การนำเอ็กซอนมารวมกันทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการโจมตีที่ปลาย 3 นิ้วของอินตรอนโดยอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ซึ่งอยู่ใกล้กับปลาย 3 นิ้ว จากการแตกของพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ระหว่างเอ็กซอน 1 และปลายอินตรอน 5" พันธะหลังจะมีปฏิกิริยากับอะดีนิลนิวคลีโอไทด์และการก่อตัวของวงแบบบ่วงบาศในอินตรอน (ดูรูปที่ 148_Konichev) สิ่งนี้การปล่อย 3"-OH สิ้นสุดของ exon 1 จะตัดไซต์ประกบกัน 3"- แยกออกจากอินตรอนและเชื่อมต่อกับ exon 2 ในที่สุดก็ก่อให้เกิดโมเลกุล mRNA ที่เป็นผู้ใหญ่ (ต่อกัน) ]

ทันทีหลังจากการสังเคราะห์ การถอดเสียง RNA หลัก ด้วยเหตุผลหลายประการ ยังไม่มีกิจกรรม "ยังไม่บรรลุนิติภาวะ" และต่อมาได้รับการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างที่เรียกว่าการประมวลผล ในยูคาริโอต pre-RNA ทุกประเภทได้รับการประมวลผล ในโปรคาริโอตจะมีการประมวลผลเฉพาะสารตั้งต้น rRNA และ tRNA เท่านั้น

การประมวลผลสารตั้งต้นของ Messenger RNA

เมื่อถอดความส่วน DNA ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีน จะเกิด RNA นิวเคลียร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า mRNA มาก ความจริงก็คือเนื่องจากโครงสร้างโมเสคของยีน RNA ที่ต่างกันเหล่านี้จึงรวมถึงบริเวณที่ให้ข้อมูล (exons) และส่วนที่ไม่ให้ข้อมูล (อินตรอน)

1. การประกบ ประกบกัน– การติดกาวก้น) เป็นกระบวนการพิเศษที่มีส่วนร่วม RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กอินตรอนจะถูกลบออกไปและเอ็กซอนยังคงอยู่

ลำดับเหตุการณ์การต่อเชื่อม

2. การกำหนดสูงสุด หมวก– ส่วนหัว) – เกิดขึ้นระหว่างการถอดเสียง กระบวนการนี้ประกอบด้วยการเติมคาร์บอน N 7 -เมทิล-กัวโนซีน ขนาด 5 นิ้ว ลงในไตรฟอสเฟต 5 นิ้วของนิวคลีโอไทด์ส่วนปลายของพรีเอ็มอาร์เอ็นเอ

"หมวก" จำเป็นสำหรับการปกป้องโมเลกุล RNA จากเอ็กโซนิวคลีเอสที่ทำงานจากปลาย 5" เช่นเดียวกับการจับกันของ mRNA กับไรโบโซมและสำหรับการเริ่มต้นการแปล

3. โพลีอะดีนิเลชั่น– ด้วยความช่วยเหลือของโพลีอะดีนิเลตโพลีเมอเรสโดยใช้โมเลกุล ATP อะดีนิลนิวคลีโอไทด์ตั้งแต่ 100 ถึง 200 ตัวจะถูกยึดติดกับปลาย 3 นิ้วของ RNA ทำให้เกิดเป็นชิ้นส่วนโพลีอะดีนิล - หางโพลี (A) หางโพลี (A) จำเป็นต่อการปกป้อง โมเลกุล RNA จากเอ็กโซนิวคลีเอส ทำงานจากปลาย 3 นิ้ว

การแสดงแผนผังของ Messenger RNA หลังการประมวลผล

การประมวลผลสารตั้งต้นของไรโบโซม RNA

สารตั้งต้นของ rRNA เป็นโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ rRNA ที่โตเต็มที่ การสุกของพวกมันจะลดลงจนถึงการตัดพรีไรโบโซมอาร์เอ็นเอให้อยู่ในรูปแบบที่เล็กลง ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการก่อตัวของไรโบโซม rRNA มีสี่ประเภทในยูคาริโอต: 5S-, 5.8S-, 18S- และ 28S-rRNA- ในกรณีนี้ 5S rRNA จะถูกสังเคราะห์แยกกัน และพรีไรโบโซม 45S RNA ขนาดใหญ่จะถูกแยกออกโดยวิธีเฉพาะ นิวเคลียสด้วยการก่อตัวของ 5.8S rRNA, 18S rRNA และ 28S rRNA

ในโปรคาริโอต โมเลกุลของไรโบโซม RNA มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง (5S-, 16S-, 23S-rRNA) ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการประดิษฐ์และการใช้ยาปฏิชีวนะหลายชนิดในทางการแพทย์

การประมวลผลสารตั้งต้นของการถ่ายโอน RNA

1. การดัดแปลงนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลโดยการดีอะมิเนชั่น, เมทิลเลชั่น, รีดิวซ์
ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของซูดูริดีนและไดไฮโดรริดีน

โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลง

2. การก่อตัวของวงแอนติโคดอนเกิดขึ้นจากการประกบกัน