Процессинг различных РНК. Сплайсинг. Созревание м-РНК.

Процессинг (англ. processing — обработка, переработка)— процесс формирования зрелых молекул РНК из их предшественников (пре-РНК). Иными словами, это совокупность реакций, ведущих к превращению первичных продуктов транскрипции (т. е. пре-РНК различных видов) в функционирующие молекулы. Процессинг т- и рРНК в основном сводится к удалению лишних фрагментов с концов молекул. Что касается иРНК, то у эукариот ее процессинг осуществляется многоступенчато. Основными его событиями являются следующие:

— модификация концов молекулы и РНК, в ходе которой к концам молекулы присоединяются специфические короткие, последовательности нуклеотидов, обозначающие место начала и место конца трансляции;

- сплайсинг - удаление неинформативных последовательностей РНК, соответствующих интронам ДНК.

У прокариот иРНК не подвергаются процессингу — они способны работать сразу после синтеза.

У всех организмов процессинг РНК происходит в ядре. Для каждого типа молекул он осуществляется специальным ферментом (или группой ферментов)

(Процессингу также могут подвергаться и продукты трансляции, т. е. полипептиды, непосредственно считанные с иРНК. Таким изменениям подвергаются молекулы — предшественники многих белков - пищеварительных ферментов, коллагена, некоторых гормонов, иммуноглобулинов и др., после чего они начинают реально функционировать в организме).

Созревание пре-мРНК включает три процесса: образование колпачка на 5'-конце, образование полиА-последовательности на З'-конце и удаление интронов (сплайсинг). Все эти процессы происходят в ядре.

Модификация начинается на стадии элонгации с образования «колпачка» (кэпа). Когда цепь РНК достигает 30-40 нуклеотидов, к ее 5'-концу присоединяется ГТФ своим 5'-концом. Образуется 5', 5'-фосфодиэфирная связь. Затем гуанин в составе ГТФ метилируется. «Колпачок» представляет собой 7-метилгуанозинтри-фосфат в составе мРНК, присоединенный «не тем концом», т. е. не 3', а 5'-концом к 5'-концу следующего нуклеотида (X) через три остатка фосфорной кислоты (р):

7-метил-С (5') ррр (5') X—...

«Колпачок» участвует в инициации трансляции мРНК. На З'-конце у большей части молекул пре-мРНК образуются полиадениловые последовательности длиной 100-200 нуклеотидных остатков при участии специального фермента полиА-полимеразы. Возможно, что полиА-последовательности защищают мРНК от гидролиза клеточными РНКазами.

Сплайсинг — сложный процесс, связанный с тем, что в генах эукариот есть участки ДНК, интроны, не несущие структурной информации, т. е. информации о последовательности аминокислот, и вклинивающиеся в разных местах в гены, кодирующие белки. Ген, таким образом, оказывается разбитым на ряд кусков. При транскрипции получается РНК (первичный транскрипт), включающая участки, комплементарные как структурным частям, так и интронам (рис. 4.11). Длина такой РНК может быть в несколько раз больше, чем длина зрелой мРНК. В ходе созревания интроны удаляются, а экзоны соединяются. Это происходит при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП, или сплайсосомы), которые содержат малую ядерную РНК (мяРНК) и олигомерный белок. Сплайсосомы имеют центр связывания, узнающий специфические последовательности нуклеотидов интрона, гидролизуют 3', 5'-фосфодиэфирные связи на границах между нитроном и двумя экзонами и соединяют экзоны друг с другом (рис. 4.12).Каталитической активностью обладает не белковая часть сплайсосомы, а мяРНК;