Transcript РНК

РНК – многофункциональный полимер.
Ей свойственны функции ДНК и белка
•Репликация РНК
•Кодирование белков
•Декодирование
•Специфические конформации, как у белков
•Специфическое молекулярное распознавание для
любого типа молекул
•Каталитическая функция
•Цис- и трансперестройки
•Подвергается естественному отбору из-за ошибок
репликации
Некодирующие РНК
рРНК Т-РНК РНК-затравка мяРНК миРНК
мякРНК мцРНК Рибозимы микроРНК
мякРНК – малые ядрышковые РНК
Гены их локализованы в интронах генов рибосомных РНК
и белков трансляционного аппарата
Главная функция – модификация рРНК
Ген-хозяин – его интрон кодирует мяк РНК
При процессинге рРНК происходит разрезание, удаление
внешних и внутренних спейсеров и высвобождаются 3
зрелых рРНК. Затем идет модификация – превращение
и метилирование рибозы по 2’он уридина в псевдоуридин
Функции и структура мякРНК довольно консервативны,
но их гены удивительно разнообразны по организации
•Независимые гены
•В интронах др. генов
•Кластеры генов , транскрибируемые с общего промотора
•Кластеры в интронах др. генов
1. рРНК,2. тРНК,
3. U РНК 1,2,4,5,6,11,12 в сплайсинге
преРНК
4. 7SLРНК – каркас в сигнализирующей
частице для транспорта белков в ЭПР
5. РНК в составе теломеразы
6. РНК в составе РНК-азы Р отщепляет
лидерную послед в тРНК
7. РНК Xist и Tsix в инактивации Ххромосомы
8. РНК для процессинга митох РНК
Т.О.
Транскрибируется
большая
Т.О. Транскрибируется большая
часть
ДНК
часть ДНК
30-50%
ДНК
кодируют
нкРНК
в
22
30-50% ДНК кодируют нкРНК в
000
локусов
(
проект
ФАНТОМ)
22 000 локусов ( проект ФАНТОМ)
Выяснилось, что число генов для
нк РНК больше, чем для белковых генов
При этом всего 2% ДНК занимают
белковые гены
Длинные нкРНК
1. Бывают с поли-А и без
2. обладают низким уровнем
транскрипции и регуляторной
функцией
Две гипотезы относительно функции
дл.нкРНК
1)Они результат транскрипционного шума
2)У них важная регуляторная функция
Вторая гипотеза находит больше
подтверждений:
• Сквозная транскрипция - транскрибируется
весь геномный домен, содержащий 3 гена
α-глобина у кур, и образуется дл. РНК,
которая потом деградирует в ядре,
• нкРНК может считываться с нити ДНК,
противоположной гену белка
•В одном локусе могут
транскрибироваться обе нити с
образованием дуплекса нкРНК
У мышей 70% транскрипционных
единиц перекрываются с
транскриптами противоположной нити
ДНК и в 50% это нк РНК
Кажется, размер генома позволяет
разместить гены отдельно. Видимо
есть биологический смысл в
«тесноте»
Показана регулируюшая роль для
SRA РНК она является
коактиватором стероидных
рецепторов и может кодировать
белок
Короткие нк РНК
•Sno-РНК – малые ядрышковые участвуют
в разрезании пре рРНК и ее модификации
Почти все закодированы в интронах геновхозяев, кодирующих белки
МАЛЫЕ НК РНК, ВОВЛЕЧЕННЫЕ В САЙЛЕНСИНГ
ГЕНОВ
В 1998 году было показано, что РНК способны
подавлять экспрессию генов у позвоночных и
беспозвоночных
•miРНК – у растений животных и вирусов.
Транскрибируются с определенных генов в составе
длинных поли-А и кэпированных предшественников.
50% miРНК кодируется интронами генов белков и
интронами и экзонами генов нкРНК. Некоторые нах. В
3’НТО белковых генов. В этом случае образование
мРНК и miРНК – альтернативные процессы.
Некоторые копии псевдогенов и мобильных
элементов кодируют miРНК. miРНК вирусов могут
участвовать в подавлении своих и клеточных генов.
Созревание miРНК
В составе при-miРНК имеется шпилька. Это и есть
miРНК. Она сначала вырезается эндонуклеазой
Дроша в комплексе с белком Паша. После этого
вырезанная шпилька переносится в цитоплазму и
подвергается действию эндонуклеазы Dicer В
результате получается дцРНК длиной 22 п.н. с
неспаренными 2 н. на 3-концах. Эта дцРНК входит в
комплекс RISC ( RNA-induced silencing complex
основа – белки аргонавт)Аргонавт осуществляет
разрушение дуплекса дцРНК и miРНК остается в
составе RISC и в этом комплексе она взаимодейств
c мРНК, а RISC разрезает мРНК в участке,
соответствующем 10-11 н. miРНК. Если miРНК не
полностью комплементарна мРНК, то она вызывает
не деградацию мРНК, а репрессию трансляции
Функции miРНК
У человека предсказано 1000 miРНК, открыто 300
До 30% генов регулируется miРНК
•Дифференцировка
•Апоптоз
•Эмбриогенез
•Злокачественный рост
• siРНК (21-25 н)своих генов не имеют.
Образуются из дл. Дц РНК, источником которых
являются
•Вирусы
•Искусств ген конструкции
•Дл шпильки в составе транскриптов
•Двунаправленная транскрипция мобильных
элементов
Они нарезаются РНК-азой Dicer затем одна нить
входит в состав RISC и в этом комплексе
направляет разрезание мРНК
Функции siРНК
•Защита от вирусов
•Репрессия трансгенов
•Подавление экспрессии мобильных элементов
•Сайленсинг ряда генов
•формирование центромерного гетерохроматина
•Модификация гистонов и метилирование ДНК
rasiРНК
Они ассоциированы с повторами в геноме
Экспрессируются в зародышевой линии клеток,
препятствуют встраиванию моб элементов
tasiРНК –
трансдействующие, они кодируются одними
генами, а направляют разрезание РНК других
генов
piРНК
Найдены только в семенниках млекопит и
связаны с белками Аргонавт. Первым
нуклеотидом на 5 конце является U и он
фосфорилирован, а на 3-конце-метильная
группа.
pasРНК
– ассоциированы с промоторами белковых генов
Таким образом белковые гены окружены
множеством нкРНК
Малые РНК – транскрипты SINE элементов
Возможно они ингибируют синтез белков при стрессе
Функции нк РНК
•Регуляция транскрипции генов
•Регуляция трансляции мРНК
•Регуляция сплайсинга и деградации мРНК
•Процессинг и модификация рРНК
•Защита от вирусных инфекций
•Защита от мутагенной активности моб
элементов
Получается, что РНК потеснили белки на
пьедестале главных молекул
РНК-переключатели –
В 2002 году открыта регуляция
транскрипции у прокариот без участия
белков репресоров или активаторов
Они транскрибируются первыми с
лидерной последовательности ДНК,
содержащей палиндромы,но не
транслируются. Быстро приобретают
структуру со множ шпильками, что
препятствует транскрипции оперона
Механизм работы РНКпереключателя – к нему подходит
как ключ к замку молекула – продукт
или субстрат кодируемого этим
опероном фермента. Если продукта
много, он связывается с
переключателем, изменит его
конформацию и транскрипция
далее не идет
Регуляторная роль РНК
1.РНК-переключатели
В 2002 г открыта регуляция у прокариот
без участия белков репрессоров и
активаторов. В ДНК – это участки в
транскрибируемой, но нетранслируемой
области перед кодирующей частью,
содержат палиндромы. Они
транскрибируются первыми и сразу
приобретают шпилечную структуру.
Наличие шпилек препятствует
транскрипции и ген выключается
Если к переключателю присоединяется
молекула – продукт или субстрат
кодируемый данным опероном, то ген
переключается на работу.Такой способ
регуляции генов найден у всех
2. МикроРНК. Транскрибируются в виде
предшественника 70 п.н. со шпилькой(
ген для них часто нах в интроне
регулируемого гена) Фермент Dicer
вырезает фрагмент 20 н
3. Ми РНК могут полностью блокировать
действие гена, копией которого они
являются. В ест условиях у растений и
насекомых, у которых нет иммунитета как
у млекопит, они защищают от вирусов.
Если вирус содержит 1 нить РНК, то
фермент Dicer достраивает вторую нить,
так как он обладает активностью РНКзависимой РНК-полимеразы. В
искусственных условиях такие РНК
образуются при трансгенезе