Κεφάλαιο 28.pdf

© ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΧΗΜΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ ΠΑΝ/ΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ904εξονίουΚΕΦΑΛΑΙΟ 28 · Σύνθεση και μάτισμα RNAAκτίνηAλκοολική αφυδρογονάσηAλδολάσηK-rasKαλσιτονίνηIνωδογόνοIνοσυνδετίνηMυοσίνηΝευροαυξητικός παράγονταςκυττάρωνTροπομυοσίνηTροπονίνηprÔ-mRNAEÍfiÓÈÔ 1 EÍfiÓÈÔ 2A EÍfiÓÈÔ 2B EÍfiÓÈÔ 3EIKONA 28.33 Εναλλακτικά σχήματα ματίσματος.Ένα προ-mRNA με πολλαπλά εξόνια μερικέςφορές ματίζεται με διαφορετικούς τρόπους.Εδώ, με παρόντα δύο εναλλακτικά εξόνια(εξόνια 2Α και 2Β) το mRNA μπορεί να παραχθείμε κανένα, ένα από το καθένα ή και τα δύοεξόνια. Πιο πολύπλοκοι τρόποι εναλλακτικού ματίσματοςείναι επίσης πιθανοί.ΠΙΝΑΚΑΣ 28.4 Eπιλεγμένες πρωτεΐνεςπου προέρχονται από εναλλακτικόμάτισμα του RNAΠηγή: R. E. Breitbart, A. Andreadis, και B.Nadal-Ginard. Annu. Rev. Biochem.56(1987):467-495.5΄ τοποθετείται κατάλληλα για να μπορεί να προσβάλλει πυρηνοφιλικάτη θέση ματίσματος 3΄ και να δημιουργήσει το ματισμένο προϊόν. Τα U2,U5 και U6 που είναι δεσμευμένα στο εκτεμνόμενο ιντρόνιο δομής βρόχουελευθερώνονται συμπληρώνοντας την αντίδραση ματίσματος.Πολλά από τα βήματα στη διεργασία του ματίσματος χρειάζονται υδρόλυσηΑΤΡ. Πώς η ελεύθερη ενέργεια που προέρχεται από την υδρόλυση τηςΑΤΡ χρησιμοποιείται για να ωθήσει την υδρόλυση; Για να επιτευχθούν οι καλοδιαταγμένεςανακατατάξεις που είναι αναγκαίες για το μάτισμα, RNA-ελικάσεςπου ωθούνται από την υδρόλυση ΑΤΡ πρέπει να ξετυλίξουν τις έλικεςτου RNA και να επιτρέψουν τον σχηματισμό εναλλακτικών ζευγών βάσεων.Επομένως, αξίζει να σημειωθούν δύο χαρακτηριστικά της διεργασίας ματίσματος.Πρώτον, μόρια RNA παίζουν καθοριστικό ρόλο στην καθοδήγηση της ευθυγράμμισηςτων θέσεων ματίσματος και στη διεξαγωγή της κατάλυσης. Δεύτερον,ελικάσες ωθούμενες από την υδρόλυση της ΑΤΡ ξετυλίγουν δίκλωνα ενδιάμεσα μόριαRNA, γεγονός που διευκολύνει την κατάλυση και επάγει την ελευθέρωση των μορίωνsnRNP από το mRNA.28.3.6 Mερικά μόρια προ-mRNA μπορούν να ματίζονται μεεναλλακτικούς τρόπους δίνοντας διαφορετικά mRNAΤο εναλλακτικό μάτισμα είναι ένας αρκετά διαδεδομένος μηχανισμός για τη δημιουργίαπρωτεϊνικής ποικιλομορφίας. Συνιστά τη διαφορική συμμετοχή εξονίωνσε ένα ώριμο RNA. Το εναλλακτικό μάτισμα μπορεί να ρυθμίζεται για ναπαράγει διαφορετικές μορφές μιας πρωτεΐνης για ειδικούς ιστούς ή στάδια τηςανάπτυξης (Eικόνα 28.33). Ένα δείγμα του αυξανόμενου καταλόγου των πρωτεϊνώνπου είναι γνωστές ως προϊόντα εναλλακτικού ματίσματος παρουσιάζεταιστον Πίνακα 28.4. Πρόσφατοι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα προϊόντα RNAτου 30% των ανθρώπινων γονιδίων ματίζονται εναλλακτικά. Το εναλλακτικό μάτισμααποτελεί έναν ισχυρό μηχανισμό που επεκτείνει την ποικιλομορφία των γονιδιωματικώναλληλουχιών. Ας υποθέσουμε, παραδείγματος χάριν, ότι είναι προνομιακόνα υπάρχουν δύο μορφές μιας πρωτεΐνης με κάπως διαφορετικές ιδιότητες,οι οποίες εκφράζονται σε διαφορετικούς ιστούς. Η εξέλιξη μιας πορείαςεναλλακτικού ματίσματος παρέχει έναν τρόπο ικανοποίησης αυτής της ανάγκηςπου είναι διαφορετικός από τον διπλασιασμό και την εξειδίκευση γονιδίων.Επιπλέον, το εναλλακτικό μάτισμα δίνει τη δυνατότητα για συνδυαστικόέλεγχο. Ας πάρουμε ένα γονίδιο με πέντε θέσεις όπου μπορεί να λάβει χώραεναλλακτικό μάτισμα. Με την υπόθεση ότι αυτές οι πορείες εναλλακτικού ματίσματοςμπορεί να ρυθμίζονται ανεξάρτητα, μπορεί να δημιουργηθεί ένα σύνολοαπό 2 5 = 32 διαφορετικά μόρια mRNA. Περισσότερες μελέτες γύρω απότο εναλλακτικό μάτισμα και τους μηχανισμούς επιλογής της θέσης ματίσματοςθα είναι πραγματικά κρίσιμες για το πεδίο της πρωτεωμικής.28.4 Η ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟΥ RNA ΗΤΑΝΑΠΟΚΑΛΥΠΤΙΚΗ ΤΟΣΟ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟ ΟΣΟ ΚΑΙΜΕ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗΤα RNA αποτελούν μια εντυπωσιακά ευπροσάρμοστη ομάδα μορίων. Όπως είδαμε,το μάτισμα καταλύεται κυρίως από μόρια RNA, με τις πρωτεΐνες να παίζουνδευτερεύοντα ρόλο. Ένα άλλο ένζυμο που περιέχει ένα βασικό συστατικόRNA είναι η ριβονουκλεάση Ρ (RNAση Ρ), η οποία καταλύει την ωρίμασητου tRNA με την αφαίρεση νουκλεοτιδίων από το 5΄-άκρο των πρόδρομωνμορίων (Εδάφιο 28.1.8). Τέλος, όπως θα δούμε στο Κεφάλαιο 29, το συστατικόRNA των ριβοσωμάτων είναι ο καταλύτης που επιτελεί τη σύνθεση πρωτεϊνών.