Cap - egy

Ebben a kifejezést, vannak más célra, lásd. Cap (egyértelműsítő lap).

Cap (5'-cap, a kupak-szerkezet) (angol sapka -. Cap) - egy vagy több, módosított nukleotidok az 5'-végén a transzkriptum. által szintetizált RNS-polimeráz II. A kémiai szempontból, a kupakot egy 7-metil, ragasztás vezeték 5”, 5'-trifoszfát híd a maradékhoz az első nukleotid a transzkriptum. A szűk értelemben, ez úgy értendő, kupakkal 7-metil. Ezen túlmenően, az első két nukleotidját az átirat lehet metilezünk 2'-O-helyzetének a ribóz. Cap előmozdítja a hatékony feldolgozása pre-mRNS, mRNS kijutását a magból, a fordítás és elleni védelem gyors lebomlás [1] [2].

Típusai cap-szerkezet és azok előfordulási

A szerkezet a 5'-végén capped mRNS

A túlnyomó többsége eukarióta 5'-végén transzkriptumok által szintetizált RNS-polimeráz II. CO-transzkripcionálisan hozzáadásával módosítható 7-metil vagy sapka (lásd. ábra). RNS polimeráz II szintetizálja az összes pre-mRNS, néhány kisebb nukleáris RNS, és a kis nukleoláris RNS-ek. Vírusok. amelyek úgy vannak kialakítva, hogy élő eukarióta sejtek is kupakkal RNS függetlenül attól, hogy szintetizáljuk az RNS polimeráz II, vagy másik enzim [3]. Attól függően, hogy milyen típusú szervezet és a típusú RNS kezdeti cap-szerkezet lehet alávetni további módosításoknak, elsősorban metilezés [4].

A következő típusú kupak:

• Cap 0 (m 7 GpppNp, ahol N - bármely nukleotid) - az a minimális capping struktúrát, amely képviseli a 7-metil, ragasztás vezeték 5”, 5'-trifoszfát hidat az első nukleotid az RNS [2]. Cap 0 által elismert a transzlációs iniciációs faktor eIF4E [5];
• Cap 1 (m 7 GpppNm2'-O p) eltér 0 a kupak metilációs első nukleotidja az átirat 2'-O-helyzetben a ribóz;
• Cap 2 (m 7 GpppNm2'-O pNm2'-O p) eltér 0 metiláció sapkát az első és a második nukleotid átirat 2'-O-helyzetben a ribóz;
• 4 kupak (m 7 GpppNm2'-O pNm2'-O pNm2'-O pNm2'-O p);
• 2,2,7-trimetilguanozinovy ​​sapka (m 2,2,7 GpppNp)

Cap 0 RNS jellemző növények (és növényi vírusok), és a gombák. állatokban ez ritka. Az RNS állatok jellemezve 1 kupak és a 2 kupak, melynek aránya az egy cellában típusától függ az organizmus. Állati vírusok is hajlamosak, hogy az egyik cap vagy cap 2. Érdekes, az RNS-vírusok után állatok első nukleotidjától 7-metil általában purin. amelyek adott esetben metilezett lehet, nitrogéntartalmú bázis atomok (például, így N 6 -metiladenozina). Az azonos celluláris mRNS cap után az első nukleotid bármelyike ​​lehet a négy, és ez is általában további metilezett. Általánosságban azt mondhatjuk, hogy minél több jól szervezett organizmus, a több metilcsoporttal foglalt gyakorlati CAP-struktúrák [2]. Cap 4 kimutatható volt néhány, legegyszerűbb [6]. 2,2,7-trimetilguanozinovy ​​cap jellemző kis nukleáris RNS-ek, és arra szolgál, mint egy jel, hogy azok a szállítás és / vagy visszatartás a sejtmagban [4].

plafon mechanizmus

capping enzimek

A szerkezet a ribóz molekula. mutatja az állam 2'-, 3'- és 5'-szénatomot

Határérték - első lépés RNS-feldolgozás. Határérték előfordul együttes traskriptsionno a sejtmagban. ha szintetizált transzkriptum 25-30 nukleotid hosszúságú [7]. Határérték végzik három enzimet. RNS-trifoszfatáz és guaniltransferazoy 7 metiltranszferáz [8].

RNS-trifoszfatáz hasítja a γ-foszfát-csoportot a 5'-terminális nukleotid az átirat. A aminosav-szekvenciája RNS-trifoszfatáz jelentősen változik az eukarióták körében, és lehetséges, hogy egységek legalább két család ezen enzimek: RNS trifoszfatáz függ kétértékű kationok (jellemző a legegyszerűbb gombák és vírusok, eukarióták.), És az RNS-trifoszfatáz, független a kétértékű kationok ( azzal jellemezve, állati és növényi) [9]. A Saccharomyces cerevisiae élesztő RNS-trifoszfatáz kódolt gén saját Cet1. míg emlős szintetizált bifunkciós enzim, amely rendelkezik RNS trifosfataznoy (N-terminális dómén), és guaniltransferaznoy aktivitás (C-terminális dómén). Guaniltransferaza (élesztő genom kódolt Ceg1) Átigazolások maradékot a GTP GMP β-foszfát-csoport, 5'-terminális nukleotid az átirat alkotnak GpppN szerkezetet. Ezt a reakciót két lépésben megy végbe, hogy egy köztes enzim (lizil-N) -GMF. 7-metiltranszferáz minden organizmusban kódolja eltérő gén (Abd1 élesztő) [9]. Ez az enzim katalizálja a metilcsoport az S-adenozil-metionin Gppp-RNS ​​alkotnak egy 7 m Gppp-RNS.

Kommunikáció a transzkripció fedéllel

Co-transzkripciós capping folyamat áramlás biztosítja az a tény, hogy a dugaszoló enzimek közvetlenül kötődnek a foszforilált C-terminális doménje a nagy alegység az RNS polimeráz II [10] [11]. C-terminális domain egyedi evolúciósan konzervált szerkezete: áll egy ismétlődő aminosav-motívumok Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser [9]. Számos kinázok foszforilálják az aminosav a C-terminális domén. Az átmenet a korai transzkripciós iniciációs megnyújtással kíséri foszforilezése Ser-5 transzkripciós faktor TFIIH [12]. A transzkripciós mennyisége egy foszforilált Ser-5 csökken, és kezdi uralni foszforilezett Ser-2 [9]. Foszforilezését követően az RNS-polimeráz II által Ser-5 a transzkripciós komplex csatlakozik negatív transzkripciós faktor DSIF (Engl DRB érzékenységi indukáló faktor.), Ami viszont vonzza a második negatív regulátor - NELF (Engl negatív elongációs faktor.). Ezek a tényezők együttesen átmenetileg gátolja a további áthaladás a transzkripciót. Guaniltransferazny domént emlős capping enzim affinitása a C-terminális domén az RNS polimeráz II, foszforilezve Ser-5. A élesztő RNS-polimeráz kötődik guaniltransferaza Ceg1, amely aztán vonzotta a komplex RNS trifoszfatáz Cet1. Ezen túlmenően, guaniltransferaza kommunikál egyidejűleg az egyik alegységet faktor DSIF. Kötődése foszforilezett formája az RNS-polimeráz és a DSIF guaniltransferazy serkenti katalitikus aktivitás [13]. A leírt kölcsönhatások lehetővé teszik áthaladását capping röviddel azután transzkripciós iniciációs és mielőtt transzkripciós komplex fog mozogni, hogy a produktív nyúlás. Úgy véljük, hogy a foszforilált Ser-5 eltűnik az idő, mint átirat eléri a hossza 500 nukleotid. Ekkorra a transzkripciós komplex disszociál és dugaszoló enzim [12]. Fontos megjegyezni, hogy nem csak meghatározza során transzkripciós fedő, hanem a siker a plafon folyamat hatással van a további folyamán a transzkripció (lásd. Alább).

Határérték 5 „végén az RNS nagymértékben meghatározza a sorsát egy sejtben. Ismert kupak funkciók:

• transzkripció szabályozása;
• részt vesz splicing;
• feldolgozásában részt vevő, a 3'-végén a mRNS;
• szabályozása RNS közötti közlekedés a sejtmag és a citoplazma;
• átirat védelmet a lebomlást exonukleázoktól;
• stimulálása fordítás.

transzkripciós szabályozása

Úgy tartják, hogy a mozgás gátolt transzkripciós komplex és transzkripciós faktorok DSIF NELF, ami jár, mint egy pár, és helyreállítja az intézkedés alapján a pozitív szabályozó PTEFb, amely foszforilezi az ismétlődő aminosav-motívumok a C-terminális domén az RNS-polimeráz II-es pozícióban Ser-2 [13]. Kutatók számos csoportja, azt találtuk, hogy a gének transzkripcióját élesztőben stimulált capping enzim [18] [19] [20]. Azt találtuk, hogy a kereset ezen enzimek, transzkripciós nem változik, még akkor is, ha azok katalitikusan inaktív mutációk miatt. Ez a tény arra utal, hogy a puszta jelenléte capping enzimek a transzkripciós komplex, és nem is szükségszerűen a cap-szerkezet, serkenti a mozgás a transzkripciós komplex. A stimuláló hatása capping enzimek, transzkripciós lehet magyarázni, először is, az a tény, hogy képesek kötődni DSIF, kiszorítja NELF a komplex velük, azzal az eredménnyel, hogy a gátló hatása a transzkripciós DSIF megszűnik. [19] Másodszor, 7-metiltranszferáz (legalábbis abban az esetben, és a Schizosaccharomyces pombe Caenorhabditis elegans) is részt a transzkripciós komplex PTEFb transzkripciós faktor, amely elősegíti a felső belsejében elősegítő komplex gén [21] [22]. Továbbá, egy további vonzereje PTEFb biztosítja cap-kötő fehérje komplex (CBC) (cm. Az alábbiakban) [23].

Ugyanakkor, bizonyíték van arra, hogy a transzkripció, legalább néhány az élesztő gének függetlenül történik capping. [13] Azaz, legalábbis élesztő transzkripciós és dugaszoló kötés egy gén-specifikus jellemző. További vizsgálatokat kell mutatni, hogy ez a helyzet más élőlényekre.

Részvétel splicing

Cap szerkezet ösztönzi a pre-mRNS splicing, mint az in vitro. és in vivo. egyébként nagyrészt stimulált kimetszésével a intron legközelebb az 5'-végén a transzkriptum [24] [25] [26]. A pozitív hatást a kupakot a splicing magyarázata a következő. Közvetlenül csatlakozás után a kupakot, hogy 5'-végén a transzkriptum vele kapcsolt sapkát-kötő komplex CBC (Eng. Cap kötő komplex), ami fontos a későbbi szakaszaiban a pre-mRNS-t. CBC két alegységből áll: a kupak-kötő CBP20 (Engl cap kötőfehérje.) És a kiegészítő CBP80 [27]. Cap-kötő komplex kölcsönhatásba lép az egyik spliceosome komponenseket. snRNPs U1, és biztosítja a leszállás a pre-mRNS közelében az 5'-terminálisnál. snRNPs U1 felismeréséért felelős 5'-végi splice site, az azt követő összeszerelése spliceosome kezdődik vele. [28] Meg kell jegyezni, hogy abban az esetben a transzkripció, azt azonban nem ismert, hogy milyen arányban pre-mRNS splicing, amely nem függ a jelenléte a kupak, a különböző szervezetekben. Különben, azt mutatja, hogy ez a függés egy gén-specifikus in S. cerevisiae [13].

Részvétel a feldolgozó a 3'-végén mRNS

A 3 „vége az eukarióta mRNS képződik két lépésben: először egy adott endonukleáz teszi rés a 3'-terminális részét a mRNS, majd poli (A) polimeráz tulajdonít az újonnan képződött 3” végén poli (A) farok [29]. Szabad cap stimulálja endoproteolítikus hasítását 3'-végén a mRNS sejtmagkivonatokban a HeLa-sejtek [30] [31]. A pozitív hatást a sapka ebben az esetben is végeznek révén a KAP-kötő komplex, amely kötődik az 3'-komponensek a feldolgozás komplex és biztosítja annak stabilitását [32]. Vajon a jelenléte a kupakot a hatékonyságát poliadenilezési még nem állapították meg.

Szerepe a közlekedési RNS

Cap fontos szerepet játszik a közlekedés az RNS-nek a magból. mRNS kiviteli összetett járó közlekedési tényezők Mex67-Mtr2 (élesztők) vagy TAP-P15 (többsejtű) [33]. Azonban, ez a komplex kötődik az mRNS nem közvetlenül, hanem keresztül adapter protein Yra1 (élesztők) vagy ALY / REF (többsejtű), amely az egyik alegységet a fehérje komplex TREX. Az viszont, TREX részt komplexet a mRNS miatt a közvetlen kölcsönhatás ALY / REF a CBC80 alegység cap-kötő komplex [34]. Ez a mechanizmus biztosítja tapadását közlekedési komplex közel a 5'-végén a mRNS és a helyes tájolását a szállítás alatt, az 5'-végi oldalán a citoplazmában.

Kis nukleáris RNS által szintetizált RNS polimeráz II, exportált a citoplazmában egy ideig a további érlelés, majd térjen vissza a sejtmagba feladatainak ellátásához, ugyanakkor a kupak szabályozza a közlekedés mindkét irányban. snRNS exportált, amikor a közlekedési fehérje részvételt Crm1, amely, mint abban az esetben, mRNS kötődik a szubsztrátumhoz az PHAX adapter protein (Engl. foszforilezett adapter RNS export) [35]. PHAX csatlakozik snRNS miatt affinitása van a kupak-kötő komplex. Során kialakulását a citoplazmában snRNPs capping szerkezete snRNS kettős metilezzük, és így 2,2,7-trimetilguanozinovogo sapka [4]. Egyéb szállítási faktor snurportin 1 felismeri az ilyen módosított sapka és biztosítja snRNPs szállítási vissza a sejtmagba [36]. Valószínű, hogy további metilezés sapka is megakadályozza, ismételt vagy véletlenszerű RNS kijutását a magból, és / vagy azok visszatérnek a mag után a mitózist.

Védelem a mRNS-degradációs

A jelenléte a kupak az 5 „végén a mRNS molekula véd a gyors lebomlás által exonukleázok kétféleképpen [37] [2]. Először is, az 5'-exonukleáz nem hasítják 5”, 5'-trifoszfát közötti kötés mRNS és lezárjuk test. Másodszor, a KAP-kötő fehérje (például, eIF4E-elF4G) blokkolja a hozzáférést a nukleázok a 5'-végén mRNS [4]. Hasítása a kupak (dekepirovanie) az egyik legfontosabb lépés valamilyen módon az mRNS degradációját (lásd. Alább).

Szerepe a broadcast

Befejezése után a feldolgozó a mRNS következik az eredeti minőség-ellenőrzési lépést. Folyamat révén ketté mRNS tartalmazó korai stop kodonokat (Engl. Ugyan-közvetített bomlás (NMD)) cellában megszabadul a mRNS, amely előállítható lerövidíthető, és valószínűleg nem tudja ellátni funkcióit fehérjék. Érett mRNS, amely még mindig tartalmaz több KAP-kötő komplex CBC az 5'-végi és más fehérjék specifikus nukleáris mRNP, részt vesz az első teszt fordulóban a fordítás. Ha során észlelt jelenléte korai transzlációs stop kodon, az ilyen mRNS lebomlik az NMD útvonal. Ha egy ilyen stop kodon nem volt, akkor van egy helyettesítő mRNS-kötő fehérjék specifikus a citoplazmába (például, PABP2 helyébe PABP1, CBC - a eIF4E), és válik mRNS transzlációját a teljes mátrix [38].

A legtöbb eukarióta mRNS fordította sapka-függő mechanizmus és csak viszonylag kis részük - a mechanizmuson keresztül a belső riboszóma kirakodás. Viszonylag régóta ismert, hogy nekepirovannye mRNS szegények sablonokat fehérjeszintézis in vitro kísérletek, hogy a jelenléte a kupak és stimulálja a kötődését mRNS a riboszóma [2]. A mai napig, az ismert molekuláris mechanizmusa az intézkedés a kupakot. Kezdeményezése cap-függő transzláció tartalmazza azt a lépést az összeszerelés komplex eIF4F (eIF4E-elF4G-eIF4A) kupakkal az 5 „végén az mRNS. Az első össze van kötve a mRNS cap-kötő transzlációs iniciációs faktor eIF4E, amely vonzza a nagyobb komplex fehérje elF4G. elF4G viszont tereként ültetésre más fehérjék: eIF4A, eIF3 és PABP. A hatást ezek és még néhány más fehérjék mRNS preparálására ültetésre preinitsiatornogo 43S komplexet tartalmazó kis alegységének a riboszóma. Ezt követi a szkennelés a kis alegység riboszomális 5'-nem transzlatált régiójának az mRNS kiindulva az 5'-terminálisnál, kereső start kodon és a kezdete fehérjeszintézis [39] [40].

Dekepirovanie és rekepirovanie

Dekepirovanie

Cap együtt poli (A) farok biztosítja a stabilitást a mRNS molekula és hasítása a kupak vezet annak lebontását. Így dekepirovanie kritikus életciklusa mRNS és szigorúan szabályozott a sejtben [41].

Számos lehetséges módja eukarióta mRNS degradációját [42]:

• degradáció, függő rövidülése poli (A) farok;
  • 5 „→ 3 'degradáció;
  • 3 „→ 5'-degradáció;
• lebomlás nem függ rövidülése poli (A) farok;
• degradáció amikor a sors endonukleázokkal.

Abban az esetben, függő lerövidítése poli (A) farok mRNS degradáció események alakulhatnak ki két, egymást nem kizáró forgatókönyvek. Hasítás az 5 „→ 3” kezdődik, mRNS alapján dekepirovaniya dekepiruyuschego komplkeksa fehérje. A S. cerevisiae, ez a komplex két fehérje: a katalitikus alegység Dcp2 (Eng.) Orosz. és ko-aktivátor Dcp1 (Eng.) Orosz. A magasabb rendű eukarióták, ez a komplexum tartalmaz egy nevezett harmadik proteint Hedls (humán), amely egy további kötés között alegységek a komplex és serkenti dekepirovanie [41]. A reakció termékei dekepirovaniya 7-metil-GDF és RNS-monofoszfát az 5'-terminálisnál. Ilyen 5 'vég válnak elérhetővé ekzoribonukleaze Xrn1 (Eng.) Orosz. amely tönkreteszi az mRNS az 5 „→ 3”. Fehérjék bevont 5 „→ 3 'mRNS degradáció találhatók nagy mennyiségben feldolgozásra vörösvértestekkel (Eng.) Orosz. Úgy tartották, hogy lehetséges, a tárolás helyén és / vagy az mRNS degradációját [42].

A megsemmisítése mRNS 3 „→ 5” exonukleáz katalizált nagyobb alegységes - exoszómák (. Eng) orosz. Sapkás di- vagy oligonukleotid, amely továbbra is befejezése után exoszómák dekepirovaniyu megy keresztül az intézkedés alapján az enzim DCPS (Eng.) Orosz. így kapjuk a 7-metil-GMP. DCPS is átalakítja 7-metil-GDP, ami úgy alakul ki mRNS dekepirovanii alatt dekepiruyuschego komplex, 7-metil-GMP [4].

Rekepirovanie

jegyzetek

irodalom