Magnus Ehingers undervisning

Hur RNA-polymeraset "bestämmer sig" för att avsluta transkriptionen är en komplicerad historia

• I bakterier (E. coli) vet man hyfsat bra hur det går till
• I eukaryota celler är det inte fullt klarlagt.

Hos E. coli finns åtminstone två olika sätt, som transkriptionen kan avslutas på. I det ena sättet behövs ett protein kallat ρ ("rho"). Det sättet kallas därför ρ-beroende terminering. Det andra sättet kräver inte ρ, och kallas därför ρ-oberoende terminering.

ρ-oberoende terminering

Mot slutet av transkriberingen skrivs ett långt palindrom av.

Det följs av en lång sträcka med adenin (i DNA-mallen), vilket alltså skrivs om till U i RNA-molekylen.

Man tror att det långa palindromet bildar en hårnålsögla.

• Hårnålsöglan skulle kunna få RNA-polymeraset att stanna upp en stund
• Hårnålsöglan skulle kunna dra isär RNA-DNA-hybriden, som endast hålls samman med de svagare vätebindningarna mellan A och U.

ρ-beroende terminering

Gener som kräver ρ-beroende terminering saknar den långa poly-A-sträckan i DNA-mallen, men har ibland de sekvenser som behövs för att göra en hårnålsögla.

Man tror att RNA-polymeraset stannar upp antingen när denna hårnålsögla bildas eller av någon annan (ännu okänd) anledning.

ρ-proteinet förflyttar sig längs den nybildade RNA-molekylen tills det når det stoppade RNA-polymeraset

Det är möjligt att ρ-proteinet får RNA:t att släppa från DNA:t genom att snurra upp RNA-DNA-hybriden. Men den exakta mekanismen är inte känd.

Det är inte heller känt varför vissa gener är beroende av ρ-proteinet för sin terminering, medan andra inte är det.

Moget och omoget RNA

Så gott som alla eukaryota RNA-molekyler och många prokaryota också genomgår någon form av behandling efter att de transkriberats.

Man kallar det post-transkriptionell behandling.
En del av de enzymer som katalyserar dessa reaktioner är själva RNA-molekyler!

• Kom ihåg: Enkelsträngade nukleinsyror kan baspara med sig själva, skapa hårnålsstrukturer och komplicerade tredimensionella strukturer.
• Dessa enzymer, som består av RNA, kallas ribozymer.

Primärt transkript: Den nyligen syntetiserade RNA-strängen. Kallas också omoget RNA.

RNA-molekylen mognar

Allteftersom RNA-molekylen genomgår behandling, mognar det

Till slut är RNA:t moget: Det är redo att utöva sin funktion, vare sig det är mRNA, tRNA eller rRNA.

Eukaryot mRNA

Efter transkription, sätts en s.k. 5'-huva till 5'-änden på mRNA:t.

En speciell grupp, en 7-metyl-guanosin, fästs till 5'-änden av det omogna RNA:t med en ovanlig 5',5'-trifosfatbindning.
Dess funktion är i stora drag okända

• 5'-huvan binder till ett specifikt protein
• Kan möjligtvis hjälpa till vid inbindning till ribosomen, och initiering av translationen.

Icke-kodande regioner (introner) tas bort i en process kallad splitsning, och de kodande regionerna (exonerna) sätts ihop.

Splitsning av omoget mRNA.

De flesta gener hos ryggradsdjuren innehåller introner

• Ett undantag: gener som kodar för histoner

Introner upptäcktes (Philip Sharp och Richard Roberts oberoende av varandra, 1977) när moget RNA fick hybridisera med fullständigt denaturerat DNA:

• Långa sträckor DNA kunde inte baspara med RNA:t (se bilden till höger)
• Detta måste klyvts bort när RNA:t mognade!

En grupp av introner splitsas bort under inverkan av speciella proteiner i cellkärnan.

Dessa proteiner kallas på snRNPs efter engelskans "small nuclear ribonucleoproteins", men i dagligt tal säger man ofta "snurps".

snRNP-proteinerna bildar ett enzymkomplex, som kallas en spliceosom (efter engelskans ord för splitsning, splicing).

Med hjälp av energi från ATP klipps intronet bort, och exonerna kopplas samman.

En grupp av grupp av introner splitsas bort utan inverkan av proteiner.

Upptäcktes 1982 av Thomas Cech och hans medarbetare

Här har det omogna RNA:t en egen, enzymatisk aktivitet

• RNA med katalytisk aktivitet kallas ribozym.

Upptäckten att RNA kan ha katalytisk aktivitet är av avsevärd betydelse.

Det finns ytteligare typer av introner, men det går vi inte igenom här.

Poly(A)-svans

3'-änden av mRNA:t klyvs, och 80-250 adenylatgrupper sätts på, och bildar en poly(A)-svans.

Bildandet av en poly(A)-svans sköts av ett enzym kallat polyadenylatpolymeras, och kräver energi i form av ATP

Både 5'-huvan och poly(A)-svansen skyddar möjligen det mogna RNA:t från degradering (nedbrytning).

Många bakteriella mRNA-molekyler får också en poly(A)-svans, men hos dem påskyndar det snarare degraderingen.

Eukaryot och bakteriellt tRNA

Sekvenser klipps av från båda ändar

I ett fåtal fall finns även introner, som splitsas bort

Många kvävebaser och sockerrester i tRNA-molekylen förändras också kemiskt genom substitution eller addition av någon funktionell grupp.