информационная РНК (мРНК) – вестники генома

посланник-РНА-МРИНА

Что такое информационная РНК (мРНК)?

Информационная РНК или мРНК представляет собой одноцепочечную рибонуклеиновую кислоту. Это тип нуклеиновой кислоты, которая в первую очередь кодирует белки. Эта небольшая молекула является транскриптом части ДНК последовательность. МРНК содержит информацию о производстве белка в клетке.

Определенные участки дезоксирибонуклеиновых кислот экспрессируются в РНК ферментом РНК-полимеразой (отличным от ДНК-полимераза копирует ДНК). Этот процесс известен как транскрипция. Во время синтеза белка он служит шаблоном для биосинтеза рибосомального белка. В конечном итоге это открывает путь к синтезу полипептидной цепи.

На случай, если препараты на основе мРНК , клетки имеют тенденцию производить активный белок в соответствии с информацией о последовательности. В случае вакцин на основе РНК этот белок может действовать как антиген.

Вы заинтересованы в расшифровке 100% вашей ДНК? Nebula Genomics предлагает самое доступное секвенирование всего генома! Начните жизнь открытий с полного доступа к вашим геномным данным, еженедельным обновлениям на основе последних научных открытий, расширенному анализу предков и мощным инструментам исследования генома. Нажмите сюда, чтобы узнать больше!

Под редакцией Кристины Сордс, доктора философии.

Транскрипция

В течение транскрипция , часть генетического кода транскрибируется в одну цепь РНК. Такие участки называются кодирующими областями. Это происходит под действием фермента РНК-полимеразы.

Кодирующая цепь ДНК служит матрицей для построения цепи РНК. Синтезированная мРНК кодирует белок в процессе трансляции.

Прокариоты не имеют ядра и демонстрируют транскрипцию в цитоплазме. Находясь у эукариот, ядерный геном транскрибируется в кариоплазме ядра клетки.

Простой рабочий процесс формирования мРНК.
Упрощенный процесс образования информационной РНК (мРНК). Источник изображения: Dovelike, Wikimedia Commons CC-BY-SA 3.0

У прокариот рибосомы уже могут прикрепляться к еще не полностью синтезированной последовательности мРНК. А потом начинаем перевод. Следовательно, синтез белков может начинаться одновременно с транскрипцией, что позволяет использовать особые формы ген регулирование.

У эукариот первичный транскрипт РНК сначала подвергается различным процессам в ядре клетки. Только после этого он экспортируется из ядра в виде мРНК в цитоплазму, где расположены рибосомы.

Прокариоты обладают только одним типом РНК-полимеразы для синтеза РНК. Напротив, эукариоты обладают разными типами РНК-полимераз. И прежде всего РНК-полимераза II катализирует синтез пре-мРНК.

Основное различие между прокариотической и эукариотической информационной РНК заключается в том, что прокариотическая мРНК обычно полицистронна, а эукариотическая информационная РНК обычно моноцистронна. Это позволяет прокариотам иметь информацию о нескольких генах только на одном единственном транскрипте мРНК. Таким образом, синтез кодируемых белков и синтез мРНК происходит одновременно. Одна такая совместно транскрибируемая область функционально связанных генов в ДНК называется опероном.

Пре-мессенджер РНК (пре-мРНК) эукариот

В эукариотических клетках зрелая информационная РНК продуцируется обработка его предшественник. Предшественник называется hnRNA (гетерогенная ядерная РНК) или пре-мРНК (предшественник матричной РНК, пре-мРНК).

Эти шаги происходят в ядре клетки. Затем мРНК попадает в цитоплазму через ядерные поры. И в конечном итоге биосинтез белка происходит через рибосомы.

  • Укупорка : 5′-конец молекулы РНК имеет 5′-концевую структуру. Этот кэп состоит из модифицированной формы гуанозина, 7-метилгуанозина (m7G). Кепка защищает РНК от деградации нуклеазами и позволяет кэп-связывающему комплексу. Это важно в том числе и для ядерного экспорта. После переноса в цитозоль кэп помогает в распознавании мРНК. Это происходит с помощью небольшой рибосомной субъединицы. Это помогает начать перевод.
  • Полиаденилирование : РНК подвергается полиаденилированию на 3′-конце. Во время этого процесса прикрепляется поли-А-хвост, состоящий из 30-200 адениновых нуклеотидов. Это также защищает информационную РНК от ферментативной деградации. Кроме того, он облегчает ядерный экспорт и трансляцию мРНК.
  • Сращивание : Сплайсинг удаляет определенные сегменты РНК из исходного транскрипта, известные как интроны. Интроны обычно не вносят вклад в кодирующую информацию. Остальные сегменты объединены как экзоны. Этот процесс происходит в сплайсосоме.

Сплайсосома представляет собой комплекс гяРНК и так называемых мяРНП (малых ядерных рибонуклеопротеидов). Сплайсосома состоит из мяРНК U1, U2, U4, U5 и U6 и около 50 белков. Таким образом, путем альтернативного сплайсинга из одной и той же гяРНК могут быть получены разные мРНК. Эти результаты при переводе могут также привести к различным белкам.

Сплайсосомный комплекс, который помогает производить информационную РНК (мРНК).
Сплайсосомный комплекс, который помогает производить информационную РНК. Источник изображения: Agathman, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 3.0

Здесь также вмешиваются различные регуляторные процессы клетки. Антисмысловая РНК и интерференция РНК могут использоваться для разрушения мРНК. Таким образом, это предотвращает перевод.

Кроме того, нуклеотиды в информационной РНК иногда изменяются в процессе редактирования РНК. Примером является мРНК аполипопротеина B. Например, в некоторых тканях редактирование мРНК аполипопротеина B создает второй стоп-кодон выше по течению. Это кодирует более короткий белок с другой функцией.

Нетранслируемые области мРНК также отвечают за регуляцию транскрипции, а также трансляции.

Перевод

Во время трансляции кодирующая последовательность оснований нуклеиновых кислот мРНК транслируется в аминокислотную последовательность. Это приводит к образованию одной из полипептидных цепей белка.

Нуклеотидная последовательность открытой рамки считывания считывается триплетами. Каждому триплету оснований назначается конкретная аминокислота с помощью молекул транспортной РНК или тРНК. Затем они связаны с предыдущим пептидной связью. Этот процесс происходит в рибосомах цитоплазмы и представляет собой фактический биосинтез белка.

В эукариотических клетках рибосомы могут быть свободными или могут прикрепляться к мембране эндоплазматического ретикулума.

Трансляция ДНК в белок.
ДНК в мРНК для трансляции белков. Источник изображения: Бекки Бун, Wikimedia Commons, CC-BY-SA 2.0

При связывании с информационной РНК рибосома транслирует кодирующую нуклеотидную последовательность мРНК. Он переводит нуклеотидный код в соответствующую аминокислотную последовательность белка.

Молекулы необходимых аминокислот переносятся молекулами тРНК из цитоплазмы клетки. Прокариотическая информационная РНК часто содержит несколько кодирующих участков (полигенная мРНК). Напротив, мРНК эукариот являются моноцистронными и содержат только один участок с кодирующей последовательностью.

Рибосома транслирует только одну информационную РНК за раз. Затем рибосома отделяется от мРНК. Однако несколько рибосом могут присоединяться к одной мРНК одновременно и синтезировать по одной полипептидной цепи каждая.

Точно так же мРНК может считываться рибосомой несколько раз подряд. Количество образующихся белковых молекул зависит от количества осуществляемых процессов трансляции.

Деградация информационная РНК (мРНК)

МРНК ферментативно расщепляется рибонуклеазой (РНКазой) и распадается на ее нуклеотиды. Эти нуклеотиды затем можно снова использовать для создания новых молекул РНК. Это называется деградация .

Деградация информационной РНК знаменует конец жизни молекулы мРНК. Однако продолжительность активности нуклеазы в клетке может варьироваться. И это важно для регуляции биосинтеза белка.

У эукариот процесс деградации часто происходит в определенных структурах цитоплазмы. Эти структуры известны как P-тела. Вместо того, чтобы разрушаться для новой трансляции, молекулы мРНК могут временно храниться в цитоплазме. Кроме того, возможны дополнительные способы регулирования.