Månadens molekyl
| På kategori | På datum | På titel |
Budbärar-RNA-molekyler är täckta med en inverterad nukleotid
Ladda ner högkvalitativ TIFF-bild
I våra celler är transkriptionen inte bara en enkel process där man läser av DNA och bygger en kompletterande RNA-sträng. Nästan omedelbart efter att RNA-polymeraset har börjat gör cellen förändringar. När mRNA bara är cirka 30 nukleotider långt gör cellen sin första förändring: den ansluter en guanosinnukleotid till slutet. Detta ”lock” är ovanligt i flera avseenden: guanosinbasen är metylerad, förbindelsen består av tre fosfater i stället för den normala enskilda fosfaten, och nukleotikens orientering är motsatt den normala förbindelsen nukleotid-till-nukleotid. Denna ovanliga struktur skyddar RNA från enzymer som smälter nukleinsyror och ger också en igenkännbar signal till de molekyler som använder mRNA. Senare kommer cellen att göra ytterligare förändringar i det växande mRNA, lägga till en sträng av adenosinnukleotider i den andra änden och sedan skarva bort de regioner som inte kodar för proteiner.
Påbörja kapseln
Messenger RNA:s kapslar tillverkas i tre steg, som vart och ett utförs av ett annat enzym. Det helt nya mRNA har tre fosfater i slutet, så det första steget är att klippa av en. Sedan fäster det andra enzymet GMP vid den nya difosfatändan, vilket skapar den ovanliga trifosfatlänken och den omvända orienteringen. Slutligen metylerar ett tredje enzym guaninbasen, vilket gör den ännu mer igenkännbar.Otroligt nog är dessa enzymer bundna till en lång fosforylerad svans på RNA-polymeras, så de hålls på exakt rätt plats för att modifiera ett nytt mRNA när det transkriberas.
Capping in Action
Alla tre enzymer visas här. Det komplex som visas här överst är från jäst (PDB-post 3kyh ) och innehåller de två första enzymerna. De två underenheterna i mitten (i blått) utför trimningsreaktionen, och de två underenheterna på vardera sidan (i grönt) utför nukleotidöverföringen. I våra egna celler utför en lång proteinkedja med två sammankopplade enzymer dessa två reaktioner. Det nedre enzymet (PDB-post 1ri1 ) utför metyleringsreaktionen.
Taking the Cap Off
Ladda ner högkvalitativ TIFF-bild
När cellerna är färdiga med sitt mRNA måste de återvinna det. För att göra detta måste de ta bort locket, så att de RNA-avskiljande enzymerna kan börja arbeta. Två avkapslingsenzymer visas här. Till vänster är Dcp1/Dcp2 (PDB entry 2qkm ), ett enzymkomplex som känner igen gammalt eller föråldrat mRNA och klipper av locket, vilket ger tillgång till enzymer som tuggar bort nukleotider från slutet. Ett ”scavenger” decappingenzym visas till höger (PDB entry 1st0 ), som avlägsnar locket från RNA som har hackats i bitar av exosomer.
Utforskning av strukturen
- Bild
- JSmol 1
Det GMP-adderande enzymet öppnas och stängs under sin komplicerade reaktion. Det utför reaktionen i två steg. Först hittar det en GTP-molekyl, sluter sig runt den och fäster nukleoiden till en av sina egna lysinaminosyror. Sedan öppnar den sig och frigör pyrofosfatet som den avlägsnat från GTP, och sluter sig runt mRNA:s ände och utför nukleotidöverföringsreaktionen. Efter dessa två steg öppnar den sig igen för att frigöra det slutna mRNA:t. Forskare har fångat en viral form av enzymet i flera av dessa steg (PDB-posterna 1ckm ,1ckn och1cko ) Klicka på bilden för att se en interaktiv Jmol som visar strukturerna.
Teman för vidare diskussion
- PDB-posterna(3rtx och1p16)visar en liten del av den C-terminala svansen av RNA-polymeras som är bunden till ett täckande enzym.
- Liganden i PDB-post1cko är en analog av det täckande mRNA:et. Titta noga på strukturen och bestäm vilken del av liganden som är den tillsatta nukleoiden och vilken del som representerar mRNA.
Relaterade PDB-101-resurser
- Mer om Messenger RNA Capping
- Bläddra bland proteinsyntesen
- A. Ghosh och C. D. Lima (2010) Enzymology of RNA cap synthesis. Wiley Interdisciplinary Reviewsof RNA 1, 152-172.
Januari 2012, David Goodsell
doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2012_1