Kuukauden molekyyli
| Kategorioittain | Päivittäin | Päivittäin | Titteleittäin |
Lähettiläs-RNA-molekyylit peitetään käänteisellä nukleotidilla
Lataa korkealaatuinen TIFF-kuva
Soluissamme transkriptio ei ole vain yksinkertainen prosessi, jossa luetaan DNA:ta ja rakennetaan sitä täydentävä RNA-juoste. Lähes heti RNA-polymeraasin käynnistyttyä solu tekee muutoksia. Kun mRNA on vain noin 30 nukleotidin pituinen, solu tekee ensimmäisen muutoksensa: se liittää loppuun guanosiininukleotidin. Tämä ”korkki” on monessa suhteessa epätavallinen: guaniinin emäs on metyloitu, yhteys muodostuu kolmesta fosfaatista normaalin yhden fosfaatin sijasta, ja nukleotidin suunta on vastakkainen normaaliin nukleotidi-nukleotidiliitokseen verrattuna. Tämä epätavallinen rakenne suojaa RNA:ta nukleiinihappoja pilkkovilta entsyymeiltä ja antaa myös tunnistettavan signaalin mRNA:ta käyttäville molekyyleille. Myöhemmin solu tekee kasvavaan mRNA:han lisämuutoksia lisäämällä toiseen päähän säikeen adenosiininukleotideja ja liittämällä sitten pois alueet, jotka eivät koodaa proteiineja.
Korkin laittaminen
Messenger-RNA:n korkit valmistetaan kolmessa vaiheessa, joista jokaisen suorittaa eri entsyymi. Upouudessa mRNA:ssa on lopussa kolme fosfaattia, joten ensimmäisessä vaiheessa leikataan yksi pois. Sitten toinen entsyymi liittää GMP:n uuteen difosfaattipäähän, jolloin syntyy epätavallinen trifosfaattisidos ja käänteinen orientaatio. Lopuksi kolmas entsyymi metyloi guaniiniemästä, mikä tekee siitä vieläkin tunnistettavamman.Hämmästyttävää kyllä, nämä entsyymit on sidottu RNA-polymeraasin pitkään fosforyloidun häntään, joten ne pysyvät juuri oikeassa paikassa uuden mRNA:n muokkaamista varten, kun sitä transkriboidaan.
Kapselointi toiminnassa
Kaikki kolme entsyymiä on esitetty kuvassa. Tässä ylhäällä esitetty kompleksi on hiivasta (PDB-merkintä 3kyh ),ja se sisältää kaksi ensimmäistä entsyymiä. Keskellä olevat kaksi alayksikköä (sinisellä) suorittavat trimmausreaktion, ja kaksi alayksikköä molemmin puolin (vihreällä) suorittavat nukleotidin siirron. Omissa soluissamme yksi pitkä proteiiniketju, jossa on kaksi toisiinsa kytkettyä entsyymiä, suorittaa nämä kaksi reaktiota. Alempi entsyymi (PDB-merkintä 1ri1 ) suorittaa metylaatioreaktion.
Taking the Cap Off
Lataa korkealaatuinen TIFF-kuva
Kun solut ovat valmiita mRNA:nsa kanssa, niiden täytyy kierrättää ne. Tätä varten niiden on poistettava korkki, jotta RNA:ta pilkkovat entsyymit pääsevät töihin. Tässä on esitetty kaksi dekappausentsyymiä. Vasemmalla on Dcp1/Dcp2 (PDB-tietue 2qkm ), entsyymikompleksi, joka tunnistaa vanhan tai vanhentuneen mRNA:n ja leikkaa korkin irti, jolloin pääsevät käsiksi entsyymit, jotka pureskelevat nukleotideja lopusta. Oikealla näkyy ”scavenger”-dekapsaajaentsyymi (PDB-merkintä 1st0 ).Se poistaa korkin RNA:sta, jonka eksosomit ovat pilkkoneet palasiksi.
Rakenteen tutkiminen
- Kuva
- JSmol 1
GMP:tä lisäävä entsyymi avautuu ja sulkeutuu monimutkaisen reaktionsa aikana. Se suorittaa reaktion kahdessa vaiheessa. Ensin se löytää GTP-molekyylin, sulkeutuu sen ympärille ja liittää nukleotidin yhteen omista lysiiniaminohapoistaan. Sitten se avautuu ja vapauttaa GTP:stä poistamansa pyrofosfaatin ja sulkeutuu mRNA:n pään ympärille suorittaen nukleotidinsiirtoreaktion. Näiden kahden vaiheen jälkeen se avautuu takaisin vapauttaakseen kypsennetyn mRNA:n. Tutkijat ovat vanginneet entsyymin virusmuodon useissa näistä vaiheista (PDB-merkinnät 1ckm ,1ckn ja1cko ).Klikkaa kuvaa nähdäksesi interaktiivisen Jmol-ohjelman, joka näyttää rakenteet.
Lisäkeskustelun aiheet
- PDB-merkinnät(3rtx ja1p16)näyttävät pienen osan RNA-polymeraasin C-terminaalisesta hännästä sidottuna kappausentsyymiin.
- PDB-merkinnöissä oleva ligandi(3rtx ja1p16)on kappausentsyymiin sidottuna. Tutki rakennetta tarkkaan ja määritä, mikä osa ligandista on lisätty nukleotidi ja mikä osa edustaa mRNA:ta.
Seuraavat PDB-101-resurssit
- Lisätietoa sanansaattaja-RNA:n peittämisestä
- Selaa proteiinisynteesiä
- A. Ghosh ja C. D. Lima (2010) Enzymology of RNA cap synthesis. Wiley Interdisciplinary Reviewsof RNA 1, 152-172.
Tammikuu 2012, David Goodsell
doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2012_1