stringtranslate.com

Информационная РНК

« Жизненный цикл» мРНК в эукариотической клетке. РНК транскрибируется в ядре ; после процессинга она транспортируется в цитоплазму и транслируется рибосомой . Наконец, мРНК деградирует.

В молекулярной биологии информационная рибонуклеиновая кислота ( мРНК ) представляет собой одноцепочечную молекулу РНК , которая соответствует генетической последовательности гена и считывается рибосомой в процессе синтеза белка .

мРНК создается в процессе транскрипции , где фермент ( РНК-полимераза ) преобразует ген в первичный транскрипт мРНК (также известный как пре-мРНК ). Эта пре-мРНК обычно все еще содержит интроны , области, которые не будут кодировать конечную последовательность аминокислот . Они удаляются в процессе сплайсинга РНК , оставляя только экзоны , области, которые будут кодировать белок. Эта последовательность экзонов составляет зрелую мРНК . Зрелая мРНК затем считывается рибосомой, и рибосома создает белок, используя аминокислоты, переносимые транспортной РНК (тРНК). Этот процесс известен как трансляция . Все эти процессы являются частью центральной догмы молекулярной биологии , которая описывает поток генетической информации в биологической системе.

Как и в ДНК , генетическая информация в мРНК содержится в последовательности нуклеотидов , которые организованы в кодоны, состоящие из трех рибонуклеотидов каждый. Каждый кодон кодирует определенную аминокислоту , за исключением стоп-кодонов , которые завершают синтез белка. Для трансляции кодонов в аминокислоты требуются два других типа РНК: транспортная РНК, которая распознает кодон и предоставляет соответствующую аминокислоту, и рибосомальная РНК (рРНК), центральный компонент белкового производственного аппарата рибосомы.

Концепция мРНК была разработана Сидни Бреннером и Фрэнсисом Криком в 1960 году во время беседы с Франсуа Жакобом . В 1961 году мРНК была идентифицирована и описана независимо одной командой, состоящей из Бреннера, Жакоба и Мэтью Месельсона , и другой командой во главе с Джеймсом Уотсоном . Анализируя данные при подготовке к публикации, Жакоб и Жак Моно придумали название «информационная РНК».

Синтез

РНК-полимераза транскрибирует цепь ДНК, образуя мРНК

Кратковременное существование молекулы мРНК начинается с транскрипции и в конечном итоге заканчивается деградацией. В течение своей жизни молекула мРНК также может быть обработана, отредактирована и транспортирована до трансляции. Эукариотические молекулы мРНК часто требуют обширной обработки и транспортировки, в то время как прокариотические молекулы мРНК не требуют этого. Молекула эукариотической мРНК и окружающие ее белки вместе называются мессенджером РНП . [ необходима цитата ]

Транскрипция

Транскрипция — это когда РНК копируется с ДНК. Во время транскрипции РНК-полимераза копирует ген с ДНК на мРНК по мере необходимости. Этот процесс немного отличается у эукариот и прокариот. Одним из заметных отличий является то, что прокариотическая РНК-полимераза связывается с ферментами, обрабатывающими ДНК, во время транскрипции, так что процессинг может продолжаться во время транскрипции. Таким образом, это приводит к тому, что новая цепь мРНК становится двухцепочечной, образуя комплементарную цепь, известную как цепь тРНК, которая при объединении неспособна образовывать структуры из спаривания оснований. Более того, шаблоном для мРНК является комплементарная цепь тРНК, которая по последовательности идентична последовательности антикодона, с которой связывается ДНК. Короткоживущий, необработанный или частично обработанный продукт называется предшественником мРНК или пре-мРНК ; после полной обработки он называется зрелой мРНК . [ необходима цитата ]

Замена тимина на урацил

мРНК использует урацил (U) вместо тимина (T) в ДНК. Урацил (U) является комплементарным основанием аденину (A) во время транскрипции вместо тимина (T). Таким образом, при использовании шаблонной цепи ДНК для построения РНК тимин заменяется урацилом. Эта замена позволяет мРНК переносить соответствующую генетическую информацию из ДНК в рибосому для трансляции. Что касается естественной истории, урацил появился первым, а затем тимин; данные свидетельствуют о том, что РНК появилась раньше ДНК в процессе эволюции. [1] Гипотеза мира РНК предполагает, что жизнь началась с молекул РНК, до появления геномов ДНК и кодируемых белков. В ДНК эволюционная замена тимина на урацил могла повысить стабильность ДНК и улучшить эффективность репликации ДНК. [2] [3]

Эукариотическая пре-мРНК-обработка

Ген ДНК транскрибируется в пре-мРНК, которая затем обрабатывается для формирования зрелой мРНК, а затем, наконец, транслируется рибосомой в белок.

Процессинг мРНК сильно различается у эукариот , бактерий и архей . Неэукариотическая мРНК, по сути, созревает при транскрипции и не требует никакой обработки, за исключением редких случаев. [4] Однако эукариотическая пре-мРНК требует нескольких этапов обработки перед транспортировкой в ​​цитоплазму и трансляцией рибосомой.

Сращивание

Обширная обработка эукариотической пре-мРНК, приводящая к образованию зрелой мРНК, называется сплайсингом РНК , механизмом, при котором интроны или аутроны (некодирующие области) удаляются, а экзоны (кодирующие области) соединяются. [ необходима ссылка ]

5-футовый дополнительный блок

5'-крышечная структура

5'-кэп ( также называемый РНК-кэп, РНК- 7-метилгуанозиновый кэп или РНК-м 7 G-кэп) — это модифицированный гуаниновый нуклеотид, который был добавлен к «переднему» или 5'-концу эукариотической информационной РНК вскоре после начала транскрипции. 5'-кэп состоит из терминального остатка 7-метилгуанозина, который связан через 5'-5'-трифосфатную связь с первым транскрибированным нуклеотидом. Его присутствие имеет решающее значение для распознавания рибосомой и защиты от РНКаз . [ необходима цитата ]

Добавление кэпа сопряжено с транскрипцией и происходит ко-транскрипционно, так что каждый влияет на другой. Вскоре после начала транскрипции 5'-конец синтезируемой мРНК связывается с комплексом синтеза кэпа, связанным с РНК-полимеразой . Этот ферментативный комплекс катализирует химические реакции, необходимые для кэпирования мРНК. Синтез протекает как многоступенчатая биохимическая реакция. [ необходима цитата ]

Редактирование

В некоторых случаях мРНК будет отредактирована , изменив нуклеотидный состав этой мРНК. Примером у людей является мРНК аполипопротеина B , которая редактируется в некоторых тканях, но не в других. Редактирование создает ранний стоп-кодон, который при трансляции производит более короткий белок.

Полиаденилирование

Полиаденилирование

Полиаденилирование — это ковалентная связь полиаденилового фрагмента с молекулой информационной РНК. В эукариотических организмах большинство молекул информационной РНК (мРНК) полиаденилированы на 3'-конце, но недавние исследования показали, что короткие отрезки уридина (олигоуридилирование) также распространены. [5] Поли(А)-хвост и связанный с ним белок помогают защищать мРНК от деградации экзонуклеазами. Полиаденилирование также важно для терминации транскрипции, экспорта мРНК из ядра и трансляции. мРНК также может быть полиаденилирована в прокариотических организмах, где поли(А)-хвосты действуют, чтобы облегчить, а не препятствовать экзонуклеолитической деградации. [ необходима цитата ]

Полиаденилирование происходит во время и/или сразу после транскрипции ДНК в РНК. После завершения транскрипции цепь мРНК расщепляется под действием эндонуклеазного комплекса, связанного с РНК-полимеразой. После расщепления мРНК к свободному 3'-концу в месте расщепления добавляется около 250 остатков аденозина. Эту реакцию катализирует полиаденилатполимераза . Как и при альтернативном сплайсинге , может быть более одного варианта полиаденилирования мРНК.

Также происходят мутации сайта полиаденилирования. Первичный РНК-транскрипт гена расщепляется в месте присоединения поли-А, и к 3'-концу РНК добавляется 100–200 А. Если этот сайт изменен, будет сформирована аномально длинная и нестабильная конструкция мРНК.

Транспорт

Еще одно различие между эукариотами и прокариотами — это транспорт мРНК. Поскольку эукариотическая транскрипция и трансляция разделены компартментно, эукариотические мРНК должны экспортироваться из ядра в цитоплазму — процесс, который может регулироваться различными сигнальными путями. [6] Зрелые мРНК распознаются по их обработанным модификациям, а затем экспортируются через ядерную пору путем связывания с белками связывания кэпа CBP20 и CBP80, [7] , а также с комплексом транскрипции/экспорта (TREX). [8] [9] У эукариот были выявлены множественные пути экспорта мРНК. [10]

В пространственно сложных клетках некоторые мРНК транспортируются в определенные субклеточные пункты назначения. В зрелых нейронах определенные мРНК транспортируются из сомы в дендриты . Одним из мест трансляции мРНК являются полирибосомы, избирательно локализованные под синапсами. [11] мРНК для Arc/Arg3.1 индуцируется синаптической активностью и избирательно локализуется вблизи активных синапсов на основе сигналов, генерируемых рецепторами NMDA . [12] Другие мРНК также перемещаются в дендриты в ответ на внешние стимулы, такие как мРНК β-актина . [13] Для экспорта из ядра мРНК актина ассоциируется с ZBP1 [14] и позднее с субъединицей 40S . Комплекс связывается моторным белком и транспортируется в целевое место ( расширение нейрита ) вдоль цитоскелета . В конечном итоге ZBP1 фосфорилируется Src для инициирования трансляции. [15] В развивающихся нейронах мРНК также транспортируются в растущие аксоны и особенно конусы роста. Многие мРНК помечены так называемыми «почтовыми индексами», которые направляют их транспорт в определенное место. [16] [17] мРНК также могут передаваться между клетками млекопитающих через структуры, называемые туннельными нанотрубками . [18] [19]

Перевод

Перевод мРНК в белок

Поскольку прокариотическая мРНК не нуждается в обработке или транспортировке, трансляция рибосомой может начаться сразу после окончания транскрипции. Поэтому можно сказать, что прокариотическая трансляция сопряжена с транскрипцией и происходит ко-транскрипционно . [ необходима цитата ]

Эукариотическая мРНК, которая была обработана и перенесена в цитоплазму (т. е. зрелая мРНК), затем может быть транслирована рибосомой. Трансляция может происходить на рибосомах, свободно плавающих в цитоплазме, или направляться в эндоплазматический ретикулум частицей распознавания сигнала . Поэтому, в отличие от прокариот, эукариотическая трансляция не связана напрямую с транскрипцией. В некоторых контекстах даже возможно, что сниженные уровни мРНК сопровождаются повышенными уровнями белка, как это наблюдалось для уровней мРНК/белка EEF1A1 при раке молочной железы . [20] [ необходим непервичный источник ]

Структура

Структура зрелой эукариотической мРНК. Полностью обработанная мРНК включает 5' кэп , 5' НТО , кодирующую область , 3' НТО и поли(А) хвост.

Кодирующие области

Кодирующие области состоят из кодонов , которые декодируются и транслируются в белки рибосомой; у эукариот обычно в один, а у прокариот обычно в несколько. Кодирующие области начинаются со стартового кодона и заканчиваются стоп-кодоном . В общем, стартовый кодон представляет собой триплет AUG, а стоп-кодон — UAG («янтарь»), UAA («охра») или UGA («опал»). Кодирующие области, как правило, стабилизируются внутренними парами оснований; это препятствует деградации. [21] [22] Помимо того, что они кодируют белки, части кодирующих областей могут служить регуляторными последовательностями в пре-мРНК в качестве экзонных усилителей сплайсинга или экзонных сайленсеров сплайсинга .

Непереведенные регионы

Универсальная структура эукариотической мРНК, показывающая структуру 5' и 3' НТО.

Нетранслируемые области (UTR) представляют собой участки мРНК перед стартовым кодоном и после стоп-кодона, которые не транслируются, называемые пяти-первичной нетранслируемой областью (5'UTR) и трех-первичной нетранслируемой областью (3'UTR) соответственно. Эти области транскрибируются с кодирующей областью и, таким образом, являются экзонными , поскольку они присутствуют в зрелой мРНК. Несколько ролей в экспрессии генов были приписаны нетранслируемым областям, включая стабильность мРНК, локализацию мРНК и эффективность трансляции . Способность UTR выполнять эти функции зависит от последовательности UTR и может различаться между мРНК. Генетические варианты в 3'UTR также были вовлечены в восприимчивость к болезням из-за изменения структуры РНК и трансляции белка. [23]

Стабильность мРНК может контролироваться 5'-UTR и/или 3'-UTR из-за различного сродства к ферментам, разрушающим РНК, называемым рибонуклеазами , и к вспомогательным белкам, которые могут способствовать или ингибировать деградацию РНК. (См. также элемент стабильности, богатый C. )

Эффективность трансляции, включая иногда полное ингибирование трансляции, может контролироваться UTR. Белки, которые связываются либо с 3', либо с 5' UTR, могут влиять на трансляцию, влияя на способность рибосомы связываться с мРНК. МикроРНК, связанные с 3' UTR, также могут влиять на эффективность трансляции или стабильность мРНК.

Считается, что цитоплазматическая локализация мРНК является функцией 3'-UTR. Белки, необходимые в определенной области клетки, также могут транслироваться там; в таком случае 3'-UTR может содержать последовательности, которые позволяют локализовать транскрипт в этой области для трансляции.

Некоторые элементы, содержащиеся в нетранслируемых областях, образуют характерную вторичную структуру при транскрипции в РНК. Эти структурные элементы мРНК участвуют в регуляции мРНК. Некоторые, такие как элемент SECIS , являются мишенями для связывания белков. Один класс элементов мРНК, рибопереключатели , напрямую связывают небольшие молекулы, изменяя их складку для изменения уровней транскрипции или трансляции. В этих случаях мРНК регулирует сама себя.

Поли(А) хвост

3' поли(А)-хвост представляет собой длинную последовательность адениновых нуклеотидов (часто несколько сотен), добавленных к 3'-концу пре-мРНК. Этот хвост способствует экспорту из ядра и трансляции, а также защищает мРНК от деградации.

Моноцистронная и полицистронная мРНК

Молекула мРНК называется моноцистронной, когда она содержит генетическую информацию для трансляции только одной белковой цепи (полипептида). Это касается большинства эукариотических мРНК. [24] [25] С другой стороны, полицистронная мРНК несет несколько открытых рамок считывания (ОРС), каждая из которых транслируется в полипептид. Эти полипептиды обычно имеют связанную функцию (они часто являются субъединицами, составляющими конечный сложный белок), а их кодирующая последовательность сгруппирована и регулируется вместе в регуляторной области, содержащей промотор и оператор . Большая часть мРНК, обнаруженная у бактерий и архей, является полицистронной, [24] как и митохондриальный геном человека. [26] Дицистронная или бицистронная мРНК кодирует только два белка .

мРНК-циркуляризация

Циркуляризация и регуляция мРНК

У эукариот молекулы мРНК образуют кольцевые структуры из-за взаимодействия между eIF4E и поли(А)-связывающим белком , которые оба связываются с eIF4G , образуя мост мРНК-белок-мРНК. [27] Считается, что кольцевание способствует цикличности рибосом на мРНК, что приводит к эффективной по времени трансляции, а также может обеспечивать трансляцию только неповрежденной мРНК (частично деградировавшая мРНК обычно не имеет кэпа m7G или поли-А-хвоста). [28]

Существуют и другие механизмы кольцевания, особенно в вирусной мРНК. Полиовирусная мРНК использует клеверный листок в направлении своего 5'-конца для связывания PCBP2, который связывает поли(А)-связывающий белок , образуя знакомый круг мРНК-белок-мРНК. Вирус желтой карликовости ячменя связывается между сегментами мРНК на своем 5'-конце и 3'-конце (так называемые петли целующегося стебля), кольцевая мРНК без участия каких-либо белков.

Геномы РНК-вирусов (+ цепи которых транслируются как мРНК) также обычно закольцованы. [29] Во время репликации генома закольцовывание увеличивает скорость репликации генома, циклизируя вирусную РНК-зависимую РНК-полимеразу во многом так же, как предположительно циклизируется рибосома.

Деградация

Различные мРНК в пределах одной клетки имеют разное время жизни (стабильность). В бактериальных клетках отдельные мРНК могут выживать от нескольких секунд до более часа. Однако среднее время жизни составляет от 1 до 3 минут, что делает бактериальную мРНК гораздо менее стабильной, чем эукариотическая мРНК. [30] В клетках млекопитающих время жизни мРНК варьируется от нескольких минут до дней. [31] Чем выше стабильность мРНК, тем больше белка может быть произведено из этой мРНК. Ограниченное время жизни мРНК позволяет клетке быстро изменять синтез белка в ответ на ее меняющиеся потребности. Существует множество механизмов, которые приводят к разрушению мРНК, некоторые из которых описаны ниже.

Прокариотическая деградация мРНК

Обзор путей распада мРНК в различных сферах жизни.

В целом, у прокариот продолжительность жизни мРНК намного короче, чем у эукариот. Прокариоты разрушают сообщения, используя комбинацию рибонуклеаз, включая эндонуклеазы , 3'- экзонуклеазы и 5'-экзонуклеазы. В некоторых случаях малые молекулы РНК (мРНК) длиной от десятков до сотен нуклеотидов могут стимулировать деградацию определенных мРНК путем спаривания оснований с комплементарными последовательностями и облегчения расщепления рибонуклеазой РНКазой III . Недавно было показано, что у бактерий также есть своего рода 5'-кэп, состоящий из трифосфата на 5'-конце . [32] Удаление двух фосфатов оставляет 5'-монофосфат, в результате чего сообщение разрушается экзонуклеазой РНКазой J, которая разрушает 5' до 3'.

Эукариотический оборот мРНК

Внутри эукариотических клеток существует баланс между процессами трансляции и распада мРНК. Сообщения, которые активно транслируются, связываются рибосомами , эукариотическими факторами инициации eIF-4E и eIF-4G , и поли(А)-связывающим белком . eIF-4E и eIF-4G блокируют фермент декеппинг ( DCP2 ), а поли(А)-связывающий белок блокирует экзосомный комплекс , защищая концы сообщения. Баланс между трансляцией и распадом отражается в размере и обилии цитоплазматических структур, известных как P-тела . [33] Поли (А)-хвост мРНК укорачивается специализированными экзонуклеазами, которые нацелены на определенные матричные РНК с помощью комбинации цис-регуляторных последовательностей на РНК и транс-действующих РНК-связывающих белков. Считается, что удаление поли(А)-хвоста нарушает кольцевую структуру сообщения и дестабилизирует комплекс связывания кэпа . Затем сообщение подвергается деградации либо экзосомным комплексом , либо декапирующим комплексом . Таким образом, трансляционно неактивные сообщения могут быть быстро уничтожены, в то время как активные сообщения остаются нетронутыми. Механизм, посредством которого трансляция останавливается и сообщение передается комплексам распада, детально не изучен. Считалось, что большая часть распада мРНК происходит в цитоплазме; однако недавно был описан новый путь распада мРНК, который начинается в ядре. [34]

Распад элементов, богатых Au

Присутствие элементов, богатых AU, в некоторых мРНК млекопитающих имеет тенденцию дестабилизировать эти транскрипты посредством действия клеточных белков, которые связывают эти последовательности и стимулируют удаление поли(А) -хвоста. Считается, что потеря поли(А)-хвоста способствует деградации мРНК, облегчая атаку как экзосомного комплекса [35] , так и комплекса декеппинг . [36] Быстрая деградация мРНК посредством элементов, богатых AU, является критическим механизмом для предотвращения перепроизводства мощных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли (TNF) и фактор стимуляции колоний гранулоцитов-макрофагов (GM-CSF). [37] Элементы, богатые AU, также регулируют биосинтез протоонкогенных факторов транскрипции, таких как c-Jun и c-Fos . [38]

Распад, вызванный бессмысленностью

Эукариотические сообщения подлежат наблюдению с помощью бессмысленно-опосредованного распада (NMD), который проверяет наличие преждевременных стоп-кодонов (бессмысленных кодонов) в сообщении. Они могут возникнуть из-за неполного сплайсинга, рекомбинации V(D)J в адаптивной иммунной системе , мутаций в ДНК, ошибок транскрипции, утечки сканирования рибосомой, вызывающей сдвиг рамки , и других причин. Обнаружение преждевременного стоп-кодона запускает деградацию мРНК путем 5'-декапирования, удаления 3' поли(А) -хвоста или эндонуклеолитического расщепления . [39]

Малые интерферирующие РНК (siRNA)

У метазоа малые интерферирующие РНК (siRNA), обработанные Dicer, включаются в комплекс, известный как комплекс подавления РНК-индуцированной или RISC. Этот комплекс содержит эндонуклеазу , которая расщепляет идеально комплементарные сообщения, с которыми связывается siRNA. Полученные фрагменты мРНК затем разрушаются экзонуклеазами . siRNA обычно используется в лабораториях для блокирования функции генов в клеточной культуре. Считается, что она является частью врожденной иммунной системы как защита от вирусов с двухцепочечной РНК. [40]

МикроРНК (миРНК)

МикроРНК (миРНК) — это малые РНК, которые обычно частично комплементарны последовательностям в матричных РНК метазоа. [41] [42] Связывание микроРНК с сообщением может подавлять трансляцию этого сообщения и ускорять удаление поли(А)-хвоста, тем самым ускоряя деградацию мРНК. Механизм действия микроРНК является предметом активных исследований. [43] [44]

Другие механизмы распада

Существуют и другие способы, с помощью которых сообщения могут быть деградированы, включая , среди прочего, непрерывное затухание и подавление с помощью Piwi-взаимодействующей РНК (piRNA).

Приложения

Введение модифицированной нуклеозидами последовательности информационной РНК может заставить клетку вырабатывать белок, который, в свою очередь, может напрямую лечить болезнь или может функционировать как вакцина ; более косвенно белок может заставить эндогенную стволовую клетку дифференцироваться желаемым образом. [45] [46]

Основные проблемы РНК-терапии сосредоточены на доставке РНК в соответствующие клетки. [47] Проблемы включают тот факт, что голые последовательности РНК естественным образом деградируют после подготовки; они могут спровоцировать иммунную систему организма атаковать их как захватчиков; и они непроницаемы для клеточной мембраны . [46] Оказавшись внутри клетки, они должны покинуть транспортный механизм клетки, чтобы начать действовать в цитоплазме , где находятся необходимые рибосомы . [45]

Преодолевая эти проблемы, мРНК как терапевтическое средство была впервые предложена в 1989 году «после разработки широко применимой техники трансфекции in vitro». [48] В 1990-х годах были разработаны вакцины мРНК для персонализированного рака, основанные на ненуклеозидной модифицированной мРНК. Терапии на основе мРНК продолжают исследоваться как метод лечения или терапии как рака, так и аутоиммунных, метаболических и респираторных воспалительных заболеваний. Терапии редактирования генов, такие как CRISPR, также могут выиграть от использования мРНК для побуждения клеток к производству желаемого белка Cas . [49]

С 2010-х годов РНК-вакцины и другие РНК-терапевтические средства считаются «новым классом лекарств». [50] Первые вакцины на основе мРНК получили ограниченное разрешение и были развернуты по всему миру во время пандемии COVID-19 , например, вакциной Pfizer–BioNTech COVID-19 и Moderna . [51] Нобелевская премия по физиологии и медицине 2023 года была присуждена Каталин Карико и Дрю Вайсману за разработку эффективных мРНК-вакцин против COVID-19. [52] [53] [54]

История

Несколько исследований молекулярной биологии в 1950-х годах показали, что РНК играет какую-то роль в синтезе белка, но эта роль не была четко понята. Например, в одном из самых ранних отчетов Жак Моно и его команда показали, что синтез РНК необходим для синтеза белка, в частности, во время производства фермента β-галактозидазы в бактерии E. coli . [55] Артур Парди также обнаружил подобное накопление РНК в 1954 году . [56] В 1953 году Альфред Херши , Джун Диксон и Марта Чейз описали определенную ДНК, содержащую цитозин (указывая, что это была РНК), которая быстро исчезла после ее синтеза в E. coli . [57] Оглядываясь назад, это могло быть одним из первых наблюдений существования мРНК, но в то время она не была признана как таковая. [58]

Идея мРНК была впервые задумана Сидни Бреннером и Фрэнсисом Криком 15 апреля 1960 года в Королевском колледже в Кембридже , когда Франсуа Жакоб рассказывал им о недавнем эксперименте, проведенном Артуром Парди , им самим и Моно (так называемый эксперимент PaJaMo, который не доказал существование мРНК, но предположил возможность ее существования). При поддержке Крика Бреннер и Жакоб немедленно приступили к проверке этой новой гипотезы и обратились за помощью к Мэтью Месельсону из Калифорнийского технологического института . Летом 1960 года Бреннер, Якоб и Месельсон провели эксперимент в лаборатории Месельсона в Калифорнийском технологическом институте, который стал первым, доказавшим существование мРНК. Осенью того же года Жакоб и Моно придумали название «информационная РНК» и разработали первую теоретическую основу для объяснения ее функции. [58]

В феврале 1961 года Джеймс Уотсон сообщил, что его исследовательская группа из Гарварда последовала за ними с серией экспериментов, результаты которых указывали примерно в том же направлении. Бреннер и другие согласились на просьбу Уотсона отложить публикацию результатов их исследований. В результате статьи Бреннера и Уотсона были опубликованы одновременно в одном и том же выпуске Nature в мае 1961 года, а в том же месяце Жакоб и Моно опубликовали свою теоретическую основу для мРНК в Journal of Molecular Biology . [58]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Информация в ДНК декодируется с помощью транскрипции | Изучайте науку на Scitable». www.nature.com . Получено 2024-05-03 .
  2. ^ "Мир РНК (статья) | Естественный отбор". Khan Academy . Получено 2024-05-03 .
  3. ^ "Присутствие тимина вместо урацила также придает ДНК дополнительную стабильность. Каким образом?". Toppr Ask . Получено 2024-05-04 .
  4. ^ Watson JD (22 февраля 2013 г.). Молекулярная биология гена, 7-е издание . Pearson Higher Ed USA. ISBN 9780321851499.
  5. ^ Choi YS, Patena W, Leavitt AD, McManus MT (март 2012 г.). «Широко распространенное олигоуридилирование 3'-конца РНК у млекопитающих». РНК . 18 (3): 394–401. doi :10.1261/rna.029306.111. PMC 3285928 . PMID  22291204. 
  6. ^ Куарежма А. Дж., Сиверт Р., Никерсон Дж. А. (апрель 2013 г.). «Регуляция экспорта мРНК путем передачи сигнала PI3 киназы/AKT». Молекулярная биология клетки . 24 (8): 1208–1221. doi :10.1091/mbc.E12-06-0450. PMC 3623641. PMID  23427269 . 
  7. ^ Kierzkowski D, Kmieciak M, Piontek P, Wojtaszek P, Szweykowska-Kulinska Z, Jarmolowski A (сентябрь 2009 г.). «CBP20 Arabidopsis нацеливает комплекс связывания крышки на ядро ​​и стабилизируется CBP80». The Plant Journal . 59 (5): 814–825. doi : 10.1111/j.1365-313X.2009.03915.x . PMID  19453442.
  8. ^ Strässer K, Masuda S, Mason P, Pfannstiel J, Oppizzi M, Rodriguez-Navarro S, Rondón AG, Aguilera A, Struhl K, Reed R, Hurt E (май 2002 г.). "TREX is a conserved complex coupling transcription with messenger RNA export". Nature . 417 (6886): 304–308. Bibcode :2002Natur.417..304S. doi :10.1038/nature746. PMID  11979277. S2CID  1112194.
  9. ^ Katahira J, Yoneda Y (27 октября 2014 г.). «Роли комплекса TREX в ядерном экспорте мРНК». RNA Biology . 6 (2): 149–152. doi : 10.4161/rna.6.2.8046 . PMID  19229134.
  10. ^ Cenik C, Chua HN, Zhang H, Tarnawsky SP, Akef A, Derti A, Tasan M, Moore MJ, Palazzo AF, Roth FP (апрель 2011 г.). «Анализ генома выявляет взаимодействие между интронами 5'UTR и экспортом ядерной мРНК для секреторных и митохондриальных генов». PLOS Genetics . 7 (4): e1001366. doi : 10.1371/journal.pgen.1001366 . PMC 3077370 . PMID  21533221. 
  11. ^ Steward O, Levy WB (март 1982). «Предпочтительная локализация полирибосом под основанием дендритных шипиков в гранулярных клетках зубчатой ​​извилины». The Journal of Neuroscience . 2 (3): 284–291. doi :10.1523/JNEUROSCI.02-03-00284.1982. PMC 6564334. PMID  7062109 . 
  12. ^ Steward O, Worley PF (апрель 2001 г.). «Избирательное нацеливание вновь синтезированной мРНК Arc на активные синапсы требует активации рецептора NMDA». Neuron . 30 (1): 227–240. doi : 10.1016/s0896-6273(01)00275-6 . PMID  11343657. S2CID  13395819.
  13. ^ Job C, Eberwine J (декабрь 2001 г.). «Локализация и трансляция мРНК в дендритах и ​​аксонах». Nature Reviews. Neuroscience . 2 (12): 889–898. doi :10.1038/35104069. PMID  11733796. S2CID  5275219.
  14. ^ Олейников Y, Сингер RH (февраль 2003 г.). «Визуализация в реальном времени ассоциации ZBP1 с мРНК бета-актина во время транскрипции и локализации». Current Biology . 13 (3): 199–207. Bibcode :2003CBio...13..199O. doi :10.1016/s0960-9822(03)00044-7. PMC 4765734 . PMID  12573215. 
  15. ^ Hüttelmaier S, Zenklusen D, Lederer M, Dictenberg J, Lorenz M, Meng X и др. (ноябрь 2005 г.). «Пространственная регуляция трансляции бета-актина с помощью Src-зависимого фосфорилирования ZBP1». Nature . 438 (7067): 512–515. Bibcode :2005Natur.438..512H. doi :10.1038/nature04115. PMID  16306994. S2CID  2453397.
  16. ^ Олейников Y, Сингер RH (октябрь 1998). «Локализация РНК: разные почтовые индексы, один и тот же почтальон?». Тенденции в клеточной биологии . 8 (10): 381–383. doi :10.1016/s0962-8924(98)01348-8. PMC 2136761. PMID  9789325 . 
  17. ^ Ainger K, Avossa D, Diana AS, Barry C, Barbarese E, Carson JH (сентябрь 1997 г.). «Элементы транспорта и локализации в мРНК основного белка миелина». Журнал клеточной биологии . 138 (5): 1077–1087. doi :10.1083/jcb.138.5.1077. PMC 2136761. PMID 9281585  . 
  18. ^ Haimovich G, Ecker CM, Dunagin MC, Eggan E, Raj A, Gerst JE, Singer RH (ноябрь 2017 г.). «Межклеточный транспорт мРНК через мембранные нанотрубкообразные расширения в клетках млекопитающих». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (46): E9873–E9882. Bibcode : 2017PNAS..114E9873H. doi : 10.1073/pnas.1706365114 . PMC 5699038. PMID  29078295 . 
  19. ^ Haimovich G, Dasgupta S, Gerst JE (февраль 2021 г.). «Передача РНК через туннельные нанотрубки». Biochemical Society Transactions . 49 (1): 145–160. doi :10.1042/BST20200113. PMID  33367488. S2CID  229689880.
  20. ^ Lin CY, Beattie A, Baradaran B, Dray E, Duijf PH (сентябрь 2018 г.). «Противоречивая мРНК и неправильная экспрессия белка EEF1A1 в протоковой карциноме молочной железы из-за регуляции клеточного цикла и клеточного стресса». Scientific Reports . 8 (1): 13904. Bibcode :2018NatSR...813904L. doi :10.1038/s41598-018-32272-x. PMC 6141510 . PMID  30224719. 
  21. ^ Шабалина СА, Огурцов АЮ, Спиридонов NA (2006). «Периодический рисунок вторичной структуры мРНК, созданный генетическим кодом». Nucleic Acids Research . 34 (8): 2428–2437. doi :10.1093/nar/gkl287. PMC 1458515. PMID  16682450 . 
  22. ^ Katz L, Burge CB (сентябрь 2003 г.). «Широкий выбор для локальной вторичной структуры РНК в кодирующих областях бактериальных генов». Genome Research . 13 (9): 2042–2051. doi :10.1101/gr.1257503. PMC 403678. PMID  12952875 . 
  23. ^ Lu YF, Mauger DM, Goldstein DB, Urban TJ, Weeks KM, Bradrick SS (ноябрь 2015 г.). «Структура мРНК IFNL3 ремоделируется функциональным некодирующим полиморфизмом, связанным с клиренсом вируса гепатита C». Scientific Reports . 5 : 16037. Bibcode :2015NatSR...516037L. doi :10.1038/srep16037. PMC 4631997 . PMID  26531896. 
  24. ^ ab Kozak M (март 1983). "Сравнение инициации синтеза белка у прокариот, эукариот и органелл". Microbiological Reviews . 47 (1): 1–45. doi :10.1128/MMBR.47.1.1-45.1983. PMC 281560 . PMID  6343825. 
  25. ^ Niehrs C, Pollet N (декабрь 1999 г.). «Группы синэкспрессии у эукариот». Nature . 402 (6761): 483–487. Bibcode :1999Natur.402..483N. doi :10.1038/990025. PMID  10591207. S2CID  4349134.
  26. ^ Mercer TR, Neph S, Dinger ME, Crawford J, Smith MA, Shearwood AM, Haugen E, Bracken CP, Rackham O, Stamatoyannopoulos JA , Filipovska A, Mattick JS (август 2011 г.). «Митохондриальный транскриптом человека». Cell . 146 (4): 645–658. doi :10.1016/j.cell.2011.06.051. PMC 3160626 . PMID  21854988. 
  27. ^ Wells SE, Hillner PE, Vale RD, Sachs AB (июль 1998 г.). «Циркуляризация мРНК эукариотическими факторами инициации трансляции». Molecular Cell . 2 (1): 135–140. CiteSeerX 10.1.1.320.5704 . doi :10.1016/S1097-2765(00)80122-7. PMID  9702200. 
  28. ^ Лопес-Ластра М., Ривас А., Баррия М.И. (2005). «Синтез белка у эукариот: растущая биологическая значимость кэп-независимой инициации трансляции». Biological Research . 38 (2–3): 121–146. doi : 10.4067/S0716-97602005000200003 . PMID  16238092.
  29. ^ Чжан X, Лян Z, Ван C, Шэнь Z, Сан S, Гун C, Ху X (2022). «Вирусные кольцевые РНК и их возможные роли во взаимодействии вируса и хозяина». Frontiers in Immunology . 13 : 939768. doi : 10.3389/fimmu.2022.939768 . PMC 9247149. PMID  35784275 . 
  30. ^ Lewin B , Krebs JE, Kilpatrick ST, Goldstein ES, ред. (2011). Гены Левина X (10-е изд.). Садбери, Массачусетс: Jones and Bartlett. ISBN 9780763766320. OCLC  456641931.
  31. ^ Yu J, Russell JE (сентябрь 2001 г.). «Структурный и функциональный анализ комплекса мРНП, который опосредует высокую стабильность мРНК бета-глобина человека». Молекулярная и клеточная биология . 21 (17): 5879–5888. doi :10.1128/mcb.21.17.5879-5888.2001. PMC 87307. PMID  11486027 . 
  32. ^ Deana A, Celesnik H, Belasco JG (январь 2008 г.). «Бактериальный фермент RppH запускает деградацию информационной РНК путем удаления 5'-пирофосфата». Nature . 451 (7176): 355–358. Bibcode :2008Natur.451..355D. doi :10.1038/nature06475. PMID  18202662. S2CID  4321451.
  33. ^ Parker R, Sheth U (март 2007). «P-тела и контроль трансляции и деградации мРНК». Molecular Cell . 25 (5): 635–646. doi : 10.1016/j.molcel.2007.02.011 . PMID  17349952.
  34. ^ Chattopadhyay S, Garcia Martinez J, Haimovich G, Fischer J, Khwaja A, Barkai O, Chuartzman SG, Schuldiner M, Elran R, Rosenberg M, Urim S, Deshmukh S, Bohnsack K, Bohnsack M, Perez Ortin J, Choder M (ноябрь 2022 г.). «РНК-управляемый нуклеоцитоплазматический челнок факторов распада мРНК регулирует синтез мРНК и новый путь распада мРНК». Nature Communications . 13(1): 7184 (1): 7184. Bibcode :2022NatCo..13.7184C. doi : 10.1038/s41467-022-34417-z . PMC 9684461 . PMID  36418294. 
  35. ^ Chen CY, Gherzi R, Ong SE, Chan EL, Raijmakers R, Pruijn GJ, Stoecklin G, Moroni C, Mann M, Karin M (ноябрь 2001 г.). «AU-связывающие белки привлекают экзосому для деградации ARE-содержащих мРНК». Cell . 107 (4): 451–464. doi : 10.1016/S0092-8674(01)00578-5 . PMID  11719186. S2CID  14817671.
  36. ^ Fenger-Grøn M, Fillman C, Norrild B, Lykke-Andersen J (декабрь 2005 г.). «Множественные факторы обработки тела и связывающий белок ARE TTP активируют декеппинг мРНК». Molecular Cell . 20 (6): 905–915. doi : 10.1016/j.molcel.2005.10.031 . PMID  16364915.
  37. ^ Shaw G, Kamen R (август 1986). «Консервативная последовательность AU из 3'-нетранслируемой области мРНК GM-CSF опосредует селективную деградацию мРНК». Cell . 46 (5): 659–667. doi :10.1016/0092-8674(86)90341-7. PMID  3488815. S2CID  40332253.
  38. ^ Chen CY, Shyu AB (ноябрь 1995 г.). «Элементы, богатые AU: характеристика и значение в деградации мРНК». Trends in Biochemical Sciences . 20 (11): 465–470. doi :10.1016/S0968-0004(00)89102-1. PMID  8578590.
  39. ^ Isken O, Maquat LE (август 2007 г.). «Контроль качества эукариотической мРНК: защита клеток от аномальной функции мРНК». Genes & Development . 21 (15): 1833–1856. doi : 10.1101/gad.1566807 . PMID  17671086.
  40. ^ Obbard DJ, Gordon KH, Buck AH, Jiggins FM (январь 2009 г.). «Эволюция РНК-интерференции как защиты от вирусов и мобильных элементов». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Серия B, Биологические науки . 364 (1513): 99–115. doi :10.1098/rstb.2008.0168. PMC 2592633. PMID  18926973 . 
  41. ^ Роберт Э. Фаррелл, младший. Методологии РНК, 5-е издание. Academic Press, 2017
  42. ^ Brennecke J, Stark A, Russell RB, Cohen SM (март 2005 г.). «Принципы распознавания микроРНК-мишеней». PLOS Biology . 3 (3): e85. doi : 10.1371/journal.pbio.0030085 . PMC 1043860. PMID  15723116 . 
  43. ^ Тасуку Хондзё, Майкл Рет, Андреас Радбрух, Фредерик Альт. Молекулярная биология В-клеток, 2-е издание. Academic Press, 2014 (включая «обновленные исследования микроРНК»)
  44. ^ Эулалио А., Ханцингер Э., Нишихара Т., Ревинкель Дж., Фаузер М., Изаурральде Э. (январь 2009 г.). «Деаденилирование - широко распространенный эффект регуляции микроРНК». РНК . 15 (1): 21–32. дои : 10.1261/rna.1399509. ПМЦ 2612776 . ПМИД  19029310. 
  45. ^ ab Hajj KA, Whitehead KA (12 сентября 2017 г.). «Инструменты для перевода: невирусные материалы для терапевтической доставки мРНК». Nature Reviews Materials . 2 (10): 17056. Bibcode : 2017NatRM...217056H. doi : 10.1038/natrevmats.2017.56 .
  46. ^ ab Гусейнов Э., Козлов М., Скэнлан К. (15 сентября 2015 г.). «Терапия на основе РНК и вакцины». Новости генной инженерии .
  47. ^ Kaczmarek JC, Kowalski PS, Anderson DG (июнь 2017 г.). «Достижения в области доставки РНК-терапии: от концепции к клинической реальности». Genome Medicine . 9 (1): 60. doi : 10.1186/s13073-017-0450-0 . PMC 5485616 . PMID  28655327. 
  48. ^ Schlake T, Thess A, Fotin-Mleczek M, Kallen KJ (ноябрь 2012 г.). «Разработка технологий мРНК-вакцин». RNA Biology . 9 (11): 1319–30. doi :10.4161/rna.22269. PMC 3597572. PMID  23064118 . 
  49. ^ Хариди Р. (2021-04-23). ​​«Революция мРНК: как COVID-19 быстро продвинулся вперед по экспериментальной технологии». Новый Атлас . Получено 2021-04-26 .
  50. ^ Ковальска Дж, Выпиевска дель Ногаль А, Даржинкевич ЗМ, Бак Дж, Никола С, Кун А.Н., Лукашевич М, Зуберек Дж, Стренковска М, Земняк М, Мацейчик М, Боярска Е, Роудс Р.Э., Дажинкевич Е, Шахин У, Джемилити Дж. (2014), «Терапия на основе мРНК – разработка нового класса лекарств», Nature Reviews Drug Discovery , vol. 13, нет. 10, стр. 759–780, doi : 10.1093/nar/gku757 , PMC 4176373 , PMID  25150148 
  51. ^ Barbier AJ, Jiang AY, Zhang P, Wooster R, Anderson DG (июнь 2022 г.). «Клинический прогресс вакцин мРНК и иммунотерапии». Nature Biotechnology . 40 (6): 840–854. doi : 10.1038/s41587-022-01294-2 . PMID  35534554. S2CID  248667843.
  52. ^ "Нобелевская премия по физиологии и медицине 2023 года". NobelPrize.org . Получено 2023-10-03 .
  53. ^ "Венгерские и американские ученые получили Нобелевскую премию за открытие вакцины от COVID-19". Reuters . 2023-10-02 . Получено 2023-10-03 .
  54. ^ "Нобелевская премия по физиологии и медицине 2023 года". NobelPrize.org . Получено 2023-10-03 .
  55. ^ Моно Дж., Паппенхаймер А.М., Коэн-Базир Г. (1952). «Киносинтез β-галактозидазы в E. coli, рассматриваемый как функция круассана». Biochimica et Biophysical Acta (на французском языке). 9 (6): 648–660. дои : 10.1016/0006-3002(52)90227-8. ПМИД  13032175.
  56. ^ Pardee AB (май 1954). «Предшественники нуклеиновых кислот и синтез белков». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 40 (5): 263–270. Bibcode :1954PNAS...40..263P. doi : 10.1073/pnas.40.5.263 . PMC 534118 . PMID  16589470. 
  57. ^ Hershey AD, Dixon J, Chase M (июль 1953 г.). «Экономия нуклеиновых кислот у бактерий, инфицированных бактериофагом T2. I. Состав пуринов и пиримидинов». Журнал общей физиологии . 36 (6): 777–789. doi :10.1085/jgp.36.6.777. PMC 2147416. PMID  13069681 . 
  58. ^ abc Cobb M (29 июня 2015 г.). «Кто открыл информационную РНК?». Current Biology . 25 (13): R526–R532. Bibcode : 2015CBio...25.R526C. doi : 10.1016/j.cub.2015.05.032 . PMID  26126273.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

У Scholia есть профиль для матричной РНК (Q188928).
На Викискладе есть медиафайлы по теме мРНК .