5.5: RNA Processing (Deutsch)

Bisher haben wir uns mit dem Mechanismus befasst, durch den die Information in Genen (DNA) in RNA transkribiert wird. Die neu hergestellte RNA, auch als primäres Transkript bekannt (das Produkt der Transkription wird als Transkript bezeichnet), wird weiter verarbeitet, bevor es funktionsfähig ist. Sowohl Prokaryoten als auch Eukaryoten verarbeiten ihre ribosomalen und Transfer-RNAs.

Der Hauptunterschied in der RNA-Verarbeitung zwischen Prokaryoten und Eukaryoten liegt jedoch in der Verarbeitung von Messenger-RNAs. Wir werden uns in dieser Diskussion auf die Verarbeitung von mRNAs konzentrieren. Sie werden sich daran erinnern, dass in Bakterienzellen die mRNA direkt übersetzt wird, wenn sie von der DNA-Vorlage kommt. In eukaryotischen Zellen wird die im Kern vorkommende RNA-Synthese von der Proteinsynthesemaschine, die sich im Zytoplasma befindet, getrennt. Darüber hinaus haben eukaryotische Gene Introns, nicht kodierende Regionen, die die kodierende Sequenz des Gens unterbrechen., Die mRNA, die von Genen kopiert wird, die Introns enthalten, hat daher auch Regionen, die die Information im Gen unterbrechen. Diese Regionen müssen entfernt werden, bevor die mRNA aus dem Kern gesendet wird, um die Proteinsynthese zu steuern. Der Prozess des Entfernens der Introns und des Anschließens der codierenden Abschnitte oder Exons der mRNA wird als Spleißen bezeichnet. Sobald die mRNA verschlossen, gespleißt und ein polyA-Schwanz hinzugefügt wurde, wird sie zur Translation vom Kern in das Zytoplasma geschickt.

Das Anfangsprodukt der Transkription eines proteinkodierenden Gens wird als Prä-mRNA (oder primäres Transkript) bezeichnet., Nachdem es verarbeitet wurde und bereit ist, aus dem Kern exportiert zu werden, wird es als reife mRNA oder verarbeitete mRNA bezeichnet.

Was sind die Verarbeitungsschritte für Messenger-RNAs?
In eukaryotischen Zellen durchlaufen Prä-mRNAs drei Hauptverarbeitungsschritte:

• Capping am 5′ – Ende
• Zugabe eines polyA-Schwanzes am 3′ – Ende., und
• Spleißen zum Entfernen von Intronen

Im Verschließschritt der mRNA-Verarbeitung wird am 5′ – Ende der mRNA ein 7-Methyl-Guanosin (links gezeigt) zugegeben. Die Kappe schützt das 5′ – Ende der mRNA vor dem Abbau durch Nukleasen und hilft auch, die mRNA während der Proteinsynthese korrekt auf den Ribosomen zu positionieren.

Das 3′ – Ende einer eukaryotischen mRNA wird zuerst getrimmt, dann fügt ein Enzym namens PolyA-Polymerase dem 3 ‚- Ende einen“ Schwanz „von etwa 200′ A‘ – Nukleotiden hinzu. Es gibt Hinweise darauf, dass der polyA-Schwanz eine Rolle bei der effizienten Übersetzung der mRNA sowie bei der Stabilität der mRNA spielt. Die Kappe und der polyA-Schwanz auf einer mRNA sind ebenfalls Anzeichen dafür, dass die mRNA vollständig ist (d. H. Nicht defekt). Introns werden aus der Prä-mRNA durch die Aktivität eines Komplexes namens Spliceosom entfernt., Das Spliceosom besteht aus Proteinen und kleinen RNAs, die mit der Bildung von Protein-RNA-Enzymen assoziiert sind, die als kleine nukleare Ribonukleoproteine oder snRNPs (ausgeprägte SNURPS) bezeichnet werden. Die Spleißmaschine muss in der Lage sein, Spleißübergänge (dh das Ende jedes Exons und den Beginn des nächsten) zu erkennen, um die Introns korrekt auszuschneiden und die Exons zu verbinden, um die reife, gespleißte mRNA herzustellen.

Welche Signale zeigen an, wo ein intron beginnt und endet? Die Basissequenz am Anfang (5′ oder linkes Ende, auch Spenderstelle genannt) eines Introns ist GU, während die Sequenz am 3′ oder rechten Ende (alias, akzeptor Website) ist AG. Es gibt auch eine dritte wichtige Sequenz innerhalb des Introns, die als Verzweigungspunkt bezeichnet wird und für das Spleißen wichtig ist.

Es gibt zwei Hauptschritte beim Spleißen:

• Im ersten Schritt wird die Pre-mRNA an der 5′ – Spleißstelle (der Verbindungsstelle des 5′ Exon und das Intron). Das 5 ‚ Ende des Introns wird dann mit dem Verzweigungspunkt innerhalb des Introns verbunden., Dies erzeugt das lariat-förmige Molekül, das für den Spleißprozess charakteristisch ist
• Im zweiten Schritt wird die 3 ‚ – Spleißstelle geschnitten, und die beiden Exons werden miteinander verbunden und das Intron wird freigesetzt.

Viele Pre-mRNAs haben eine große Anzahl von Exons, die in verschiedenen Kombinationen zusammengespleißt werden können, um verschiedene reife mRNAs zu erzeugen. Dies wird als alternatives Spleißen bezeichnet und ermöglicht die Produktion vieler verschiedener Proteine unter Verwendung relativ weniger Gene, da eine einzelne RNA durch Kombinieren verschiedener Exons während des Spleißens viele verschiedene proteinkodierende Botschaften erzeugen kann., Aufgrund des alternativen Spleißens führt jedes Gen in unserer DNA im Durchschnitt zu drei verschiedenen Proteinen. Sobald proteinkodierende Nachrichten durch Verschließen, Spleißen und Hinzufügen eines Poly A-Schwanzes verarbeitet wurden, werden sie aus dem Kern transportiert, um in das Zytoplasma übersetzt zu werden.