Процессинг первичных транскриптов РНК
В большинстве случаев первичные транскрипты, образующиеся вышеписанным способом, не являются зрелыми молекулами РНК, а требуют процесса созревания, который называется процессингом РНК. У прокариот первичные транскрипты, сформированные при транскрипции генов, кодирующих белки, функционируют в качестве мРНК без последующей модификации или процессинга. Более того, трансляция мРНК часто начинается даже до завершения синтеза 3ʹ-конца транскрипта. Совсем иная ситуация наблюдается для молекул прокариотических рРНК и тРНК. В этом случае кластеры рРНК- или т-РНК-генов часто транскрибируются с образованием единой цепи РНК. Для формирования зрелых функциональных форм необходимо специфическое разрезание первичных РНК-транскриптов и их модификация. Эти молекулярные события и называются процессингом РНК (или посттранскрипционной модификацией).
Созревание первичных транскриптов у эукариот осуществляется гораздо сложнее. Первичные транскрипты, так называемые гетерогенные ядерные РНК (гяРНК), по размерам значительно превышают цитоплазматические мРНК, участвующие в трансляции. Это связано с тем, что гяРНК содержат интроны. На первом этапе созревания интроны должны быть удалены из гяРНК. Этот процесс называется сплайсингом (от англ. to splice ‒ сплетать, сращивать). После удаления интронов происходит ковалентное соединение участков РНК, которые были транскрибированы с экзонов (рис.30.8).
Рис.30.8. Схема сплайсинга РНК
Сплайсинг катализируется нуклеопротеиновым комплексом, сплайсосомой, в состав которой, наряду с белками, входят малые ядерные РНК (мяРНК). Это небольшие по размеру молекулы, характерной особенностью которых является значительное содержание пиримидинового основания ‒ урацила (рис.30.9).
Рис.30.9. Структура сплайсосомы
В первичных транскриптах именно мяРНК катализируют расщепление фосфодиэфирных связей. Именно они являются рибозимами. В сплайсосомах место сплайсинга определяется с высокой точностью, поскольку ошибка даже в один нуклеотид может привести к синтезу функционально неактивного белка. Точное узнавание осуществляется благодаря специфическим нуклеотидным последовательностям (сигналам) на концах интронов.
Кроме сплайсинга, мРНК эукариот подвергается модификации: на 5ʹ-конце синтезируется «кэп» (шапочка) ‒ структура, представляющая собой метилированный остаток гуанозинтрифосфата, который защищает РНК от гидролиза 5ʹ-экзонуклеазами. На 3ʹ-конце пре-мРНК синтезируется полиаденилатная последовательность длиной 150-200 нуклеотидов − «шлейф», поли-А-хвост (см. лекцию 11).
Процессинг прешественников тРНК и рРНК у эукариот осуществляется аналогично таковому у прокариот (рис.30.10)
Рис.30.10. Процессинг пре-транспортной РНК