معلومة

ربط مرنا - علم الأحياء


1. وصف مرنا الربط


يحدث النسخ والمعالجة (التي تتضمن التضفير) للـ mRNA المصنوع حديثًا في نواة الخلية.
بمجرد عمل نسخة ناضجة من الرنا المرسال يتم نقلها إلى السيتوبلازم لترجمتها إلى بروتين.

الشكل ( PageIndex {1} ). (CC BY-NC-SA)

تحتوي معظم الجينات حقيقية النواة ونسخ ما قبل الرنا المرسال على امتدادات غير مشفرة من النيوكليوتيدات أو المناطق التي لا يُقصد تحويلها إلى بروتين. تسمى هذه الأجزاء غير المشفرة الإنتروناتويجب إزالته قبل أن يتم نقل الرنا المرسال الناضج إلى السيتوبلازم وترجمته إلى بروتين. تسمى امتدادات الحمض النووي التي ترمز للأحماض الأمينية في البروتين exons. أثناء عملية التضفير ، تتم إزالة الإنترونات من pre-mRNA بواسطة spliceosome ويتم تقطيع exons معًا مرة أخرى. إذا لم تتم إزالة الإنترونات ، فسيتم ترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين غير وظيفي. يحدث التضفير في النواة قبل انتقال الحمض النووي الريبي إلى السيتوبلازم. بمجرد اكتمال التضفير ، يتم نقل الرنا المرسال الناضج (الذي يحتوي على معلومات الترميز غير المنقطعة) إلى السيتوبلازم حيث تقوم الريبوسومات بترجمة الرنا المرسال إلى بروتين.

نظرة مفصلة على الربط mRNA

نسخة ما قبل mRNA
تحتوي نسخة ما قبل الرنا المرسال على كل من الإنترونات والإكسونات. تتم إزالة الإنترونات أثناء عملية التضفير. في هذا المثال ، يحتوي pre-mRNA على اثنين من exons و intron واحد.

الشكل ( PageIndex {2} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

تحتوي الإنترونات على العديد من المتواليات الهامة والمحفوظة التي توجه عملية الربط: تسلسل 5 'GU ( 5 "موقع لصق) ، أ موقع فرع تقع بالقرب من منطقة غنية بالبيريميدين (منطقة بها العديد من قواعد السيتوزين واليوراسيل) وتسلسل 3 'AG ( 3 موقع لصق).

الشكل ( PageIndex {3} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

سبلاسيوسوم
مركب بروتين كبير يعرف باسم لصق يتحكم مرنا الربط. يتكون spliceosome من جزيئات مكونة من كل من RNA والبروتين. تسمى هذه الجسيمات بروتين نووي نووي صغير أو snRNPs (وضوحا "snurps") للاختصار. تتعرف snRNPs على التسلسلات المحفوظة داخل الإنترونات وتربط هذه التسلسلات بسرعة بمجرد صنع ما قبل mRNA وبدء الربط.

تم بناء spliceosome في خطوات مميزة. لأول مرة U1 snRNP يربط موقع لصق 5 و U2 snRNP يربط موقع الفرع.

الشكل ( PageIndex {4} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

عدد من برامج snRNP الأخرى (U4، U6 و U5) ربط نسخة ما قبل mRNA التي تشكل ملف ناضجة معقدة لصق. يؤدي هذا إلى تشكيل intron حلقة ويجمع موقع لصق 5 وموقع لصق 3 معًا.

الشكل ( PageIndex {5} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

الآن بعد أن تم تجميع spliceosome ، يمكن أن يبدأ الربط. أولا يتم قطع نهاية 5 'من intron. ثم يتم توصيل نهاية 5 'GU من intron بموقع الفرع A ، مما يؤدي إلى إنشاء هيكل الوعر.

الشكل ( PageIndex {6} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

في هذه المرحلة ، يتم تحرير snRNPs U1 و U4 ويتم شق موقع لصق 3. بمجرد أن يتم شق الإنترون بالكامل ، يتم ربط الإكسونين ببعضهما البعض. يتم تحرير intron في شكل الوهق مع U2 و U5 و U6 snRNPs.

الشكل ( PageIndex {7} ). (CC BY-NC-SA ؛ أجاثمان)

سوف يتحلل الإنترون ويتم استخدام snRNPs مرة أخرى لربط ما قبل mRNAs الأخرى. نسخة mRNA الناضجة جاهزة الآن للتصدير إلى السيتوبلازم للترجمة.

الربط البديل

مثال الجين باستخدام intron واحد واثنين من exons المستخدم أعلاه هو نموذج بسيط جدًا لتضفير RNA. تحتوي العديد من الجينات على إكسونات متعددة بالإضافة إلى عدة إنترونات. عملية تعرف باسملبديل الربط يسمح بتضمين مجموعات مختلفة من exons في mRNA الناضج النهائي ، مما يجعل نسخًا مختلفة من البروتينات (تسمى الأشكال الإسوية) كلها مشفرة بنفس الجين. يسمح التضفير البديل لـ mRNA بتكوين العديد من البروتينات ، بوظائف مختلفة ، وكلها تنتج من جين واحد. أحد أكثر الأمثلة دراماتيكية على التضفير البديل هو جين Dscam في ذبابة الفاكهة سوداء البطن (ذبابة الفاكهة). هذا الجين الفردي يحتوي على 116 إكسون! يتم دائمًا تضمين بعض exons ، وقد يتم تضمين البعض الآخر أو لا يتم تضمينه. تم العثور على أكثر من 18000 بروتين مختلف من هذا الجين الفردي ذبابة الفاكهة! من الناحية النظرية ، هذا النظام قادر على إنتاج 38،016 بروتينًا مختلفًا من جين واحد!

يوجد أدناه مثال على التضفير البديل لنسخة ما قبل الرنا المرسال. في هذه الحالة ، هناك نوعان مختلفان من الرنا المرسال يمكن صنعهما من هذا الرنا المرسال المسبق. يمكن أن يحتوي اثنان من mRNAs الناضجين إما على exon الأصفر أو الأخضر. ينتج عن هذا شكلين إسويين متميزين للبروتين عندما يتم ترجمة الرنا المرسال إلى بروتين.


دروس الربط مرنا بواسطة الدكتورة كاثرين هاريس مرخص بموجب أ المشاع الإبداعي Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

تم تمويل هذا البرنامج التعليمي من خلال منحة V-STEM Grant # P031S090007.


شاهد الفيديو: أعظم 100 اكتشاف للإنسان: في علم الأحياء (كانون الثاني 2022).