Molculele de ARN mesager sunt capsulate cu o nucleotidă inversată

Enzimele de capsulare a ARN-ului mesager.

Download high quality TIFF image

În celulele noastre, transcripția nu este doar un simplu proces de citire a ADN-ului și de construire a unui șir de ARN complementar. Aproape imediat după ce ARN polimeraza începe, celula face schimbări. Când ARNm are doar aproximativ 30 de nucleotide, celula face prima modificare: conectează o nucleotidă de guanozină la capăt. Acest „capac” este neobișnuit în mai multe privințe: baza guanină este metilată, conexiunea este formată din trei fosfați în loc de un singur fosfat, iar orientarea nucleotidei este opusă față de conexiunea normală nucleotidă la nucleotidă. Această structură neobișnuită protejează ARN-ul de enzimele care digeră acizii nucleici și, de asemenea, oferă un semnal ușor de recunoscut pentru moleculele care utilizează ARNm. Ulterior, celula va face modificări suplimentare la ARNm în creștere, adăugând un șir de nucleotide de adenozină la celălalt capăt și apoi eliminând regiunile care nu codifică proteine.

Punerea capacului

Capacele ARN-ului mesager sunt realizate în trei etape, fiecare fiind realizată de o enzimă diferită. ARNm nou-nouț are trei fosfați la capăt, așa că primul pas este de a tăia unul. Apoi, cea de-a doua enzimă atașează GMP la noul capăt difosfat, creând legătura neobișnuită de trifosfat și orientarea inversă. În cele din urmă, o a treia enzimă metilează baza de guanină, făcându-l și mai ușor de recunoscut.În mod uimitor, aceste enzime sunt legate de o coadă lungă fosforilată a ARN polimerazei, astfel încât sunt ținute exact în locul potrivit pentru a modifica un nou ARNm pe măsură ce este transcris.

Captarea în acțiune

Toate cele trei enzime sunt prezentate aici. Complexul prezentat aici în partea de sus este din drojdie (intrarea PDB 3kyh ),și include primele două enzime. Cele două subunități din centru (în albastru) realizează reacția de împodobire, iar cele două subunități de o parte și de alta (în verde) realizează transferul de nucleotide. În propriile noastre celule, un lanț proteic lung cu două enzime conectate realizează aceste două reacții. Enzima inferioară (intrarea PDB 1ri1 ) realizează reacția de metilare.

Taking the Cap Off

Enzimele de decapare a ARN-ului mesager.

Download high quality TIFF image

Când celulele au terminat cu ARNm, trebuie să le recicleze. Pentru a face acest lucru, ele trebuie să îndepărteze capacul, astfel încât enzimele de digerare a ARN-ului să poată trece la treabă. Două enzime de decapare sunt prezentate aici. În stânga se află Dcp1/Dcp2 (intrare PDB 2qkm ), un complex enzimatic care recunoaște ARNm vechi sau învechit și îndepărtează capacul, permițând accesul la enzimele care mestecă nucleotidele de la capăt. În dreapta este prezentată o enzimă de decapsulare „scavenger” (intrare PDB 1st0 ).Aceasta îndepărtează capacul din ARN care a fost tăiat în bucăți de către exosomi.

Explorarea structurii

• Imagine
• JSmol 1

Enzima de adiție a GMP se deschide și se închide în timpul reacției sale complicate. Aceasta realizează reacția în două etape. Mai întâi găsește o moleculă de GTP, se închide în jurul ei și atașează nucleotida la unul dintre aminoacizii lizină proprii. Apoi, se deschide și eliberează pirofosfatul pe care l-a eliminat din GTP și se închide în jurul capătului ARNm, realizând reacția de transfer de nucleotide. După aceste două etape, se deschide din nou pentru a elibera ARNm capsulat. Cercetătorii au surprins o formă virală a enzimei în câteva dintre aceste etape (intrările PDB 1ckm ,1ckn și1cko ).Faceți clic pe imagine pentru a vedea un Jmol interactiv care prezintă structurile.

Ianuarie 2012, David Goodsell

doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2012_1

.