Транспорт из ядра

До сих пор наиболее загадочным в процессинге РНК остается вопрос о том, как он связан с транспортом мРНК из ядра. Полагают, что мРНК выходит из ядра через ядерные поры. Строение такой поры и РНК, проходящая через нее, показаны на рис. 13.19. Если РНК транскрибируется на ядерном матриксе (как предполагалось в гл. 12), то вполне вероятно, что матрикс содержит также мяРНП, необходимые для ее процессинга. На ядерном матриксе были обнаружены предшественники ß -глобиновой мРНК кролика, не прошедшие сплайсинг или прошедшие его частично (Zeitlin et al., 1987), а также прошедшие частично сплайсинг предшественники овальбуминовой мРНК из клеток яйцевода курицы (Ciejek et al.. 1982).

Ядерная оболочка со стороны цитоплазмы часто бывает усеяна рибосомами. Не могут ли рибосомы захватывать мРНК, когда она выходит из пор, и вытягивать мРНК из ядер по мере ее трансляции? Мы не можем дать утвердительный ответ на этот вопрос, однако существует по крайней мере один факт, свидетельствующий в пользу такой возможности. При определенной форме ß -талассемии человека мутация локализована в 39-м кодоне, который становится кодоном-терминатором. Естественно поэтому, что мутантный ген не синтезирует ß -глобин. Но этим не объяснить, почему в цитоплазме

Рис 13.19. Ядерные поры и транспорт РНК. А. Ядерные поры из ооцитов Xenopus laevis. Кольцевая структура поры формируется из восьми субъединиц. Внутри этого кольца имеется центральная глобула, которая может представлять собой РНК, покидающую ядро. или регуляторный элемент самой поры. Б. Если в ооцит Xenopus инъецируют РНК, покрытую частицами золота, то с помощью электронного микроскопа можно наблюдать транспорт этой РНК из ядра. (Комплексы других полимеров с золотом не экспортируются.) На рисунке показаны покрытые золотом молекулы тРНК в процессе транспорта через центральный канал ядерной поры. (А.– изUnwin, Mulligan, 1982; Б – из Dworetzky, Feldherr, в печати; фотографии с любезного разрешения авторов.)

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

196 ____________ ГЛАВА 13 ___________________________________________________________

наблюдается дефицит ß -глобиновой мРНК. Было обнаружено, что мутантная мРНК (синтезированная на клонированном гене in vitro) не уступает в стабильности ß -глобиновой мРНК дикого типа (Humphries et al., 1984), и было высказано предположение, что для выхода глобиновой мРНК из ядра, возможно, требуется ее трансляция на цитоплазматической стороне ядерной оболочки (Orkin, Kazazian, 1984). Когда эта трансляция прекращается (из-за образования кодона-терминатора), прекращается также транспорт мРНК из ядра.

Многое предстоит еще выяснить, прежде чем мы сможем указать этапы, на которых происходит регуляция сплайсинга РНК в развитии. Это могло бы происходить при связывании мяРНП, образовании сплайсосомы, формировании 3’-конца или при транспорте РНК в цитоплазму. Была отмечена гетерогенность U1 класса мяРНП и высказано предположение, что у зародышей Xenopus существует не менее 7 различных типов U1 мяРНК и они характерны для различных периодов развития (Forbes et al., 1984). Авторы этой работы полагают, что различия в последовательностях мяРНК могли бы обусловливать присоединение различных белков, а это в свою очередь позволило бы осуществлять сплайсинг различных предшественников мРНК. Однако в настоящее время мы не можем указать на конкретный внутриядерный механизм селекции определенных специфических РНК-предшественников для процессинга в тканеспецифические цитоплазматические мРНК.

Резюме

Процессинг РНК должен рассматриваться как основной способ регуляции дифференциальной экспрессии генов. Экспериментальные данные свидетельствуют, что он определяет популяцию специфических для клеток мРНК при развитии морского ежа и, по-видимому, также мыши и крысы. Секвенирование ДНК и РНК показало, что дифференциальный процессинг РНК может приводить к возникновению различных белков в клетках разных типов (кальцитонин или CGRP; IgM или IgD) или в разные периоды в одной клеточной линии (мембрансвязанные и секретируемые IgM; миозины). Полагают также, что регуляция дифференциального процессинга ответственна за детерминацию полового фенотипа дрозофилы. Раскрытие механизма, лежащего в основе дифференциального процессинга РНК, возможно, позволит нам проникнуть в суть клеточной дифференцировки и эмбриональной детерминации.

Литература

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

__________________ КОНТРОЛЬ РАЗВИТИЯ НА УРОВНЕ ПРОЦЕССИНГА РНК ___________________________________ 197

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

198 _______________ ГЛАВА 13 _____________

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.