Нон-стоп-распад (NSD) — это клеточный механизм наблюдения за мРНК для обнаружения молекул мРНК, не имеющих стоп-кодона , и предотвращения трансляции этих мРНК. Путь нон-стоп-распада высвобождает рибосомы , которые достигли дальнего 3'-конца мРНК, и направляет мРНК в экзосомный комплекс или в РНКазу R у бактерий для селективной деградации. [1] [2] В отличие от нонсенс-опосредованного распада (NMD), полипептиды не высвобождаются из рибосомы, и, таким образом, NSD, по-видимому, вовлекает факторы распада мРНК, отличные от NMD. [3]
Non-stop decay (NSD) — это клеточный путь, который идентифицирует и разрушает аберрантные транскрипты мРНК, которые не содержат надлежащего стоп-кодона . Стоп-кодоны — это сигналы в матричной РНК, которые подают сигнал о завершении синтеза белков. Аберрантные транскрипты идентифицируются во время трансляции, когда рибосома транслирует в поли-А-хвост на 3'-конце мРНК. Non-stop transcript может возникнуть, когда точечные мутации повреждают нормальный стоп-кодон. Более того, некоторые транскрипционные события с большей вероятностью сохранят экспрессию генов в более низком масштабе в определенных состояниях.
Путь NSD высвобождает рибосомы, которые остановились на 3'-конце мРНК, и направляет мРНК в экзосомальный комплекс у эукариот или РНКазу R у бактерий. После направления в соответствующие сайты транскрипты затем деградируют. Механизм NSD требует взаимодействия РНК-экзосомы с комплексом Ski, многобелковой структурой, которая включает геликазу Ski2p и (в частности) Ski7p. Сочетание этих белков и последующее образование комплекса активирует деградацию аберрантных мРНК. Считается, что Ski7p связывает рибосому, остановившуюся на 3'-конце поли(А)-хвоста мРНК, и привлекает экзосому для деградации аберрантной мРНК. Однако в клетках млекопитающих Ski7p не обнаружен, и даже наличие самого механизма NSD осталось относительно неясным. Короткая изоформа сплайсинга HBS1L (HBS1LV3) оказалась долгожданным человеческим гомологом Ski7p, связывающим экзосому и комплексы SKI. Недавно было сообщено, что NSD также встречается в клетках млекопитающих, хотя и через несколько иную систему. У млекопитающих из-за отсутствия Ski7 ГТФаза Hbs1, а также ее партнер по связыванию Dom34 были идентифицированы как потенциальные регуляторы распада. Вместе Hbs1/Dom34 способны связываться с 3'-концом неправильно регулируемой мРНК, способствуя диссоциации неисправных или неактивных рибосом для перезапуска процесса трансляции. Кроме того, как только комплекс Hbs1/Dom34 диссоциирует и перерабатывает рибосому, также было показано, что он рекрутирует комплекс экзосомы/Ski.
У бактерий транс-трансляция, высококонсервативный механизм, действует как прямое противодействие накоплению непрерывной РНК, вызывая распад и освобождая неправильно регулируемую рибосому. Первоначально обнаруженный в Escherichia coli , процесс транс-трансляции стал возможным благодаря взаимодействиям между РНК-мессенджером переноса (tmRNA) и кофакторным белком SmpB, что обеспечивает стабильное связывание tmRNA с остановившейся рибосомой. [4] Текущая модель tmRNA утверждает, что tmRNA и SmpB взаимодействуют вместе, чтобы имитировать tRNA. Белок SmpB распознает точку остановки и направляет tmRNA для связывания с сайтом рибосомы A. [4] После связывания SmpB вступает в реакцию транспептидации с неправильно функционирующей полипептидной цепью посредством пожертвования заряженного аланина. [4] В ходе этого процесса остановившаяся и дефектная последовательность мРНК заменяется последовательностью РНК SmpB, которая кодирует добавление 11-аминокислотной метки на С-конце мРНК, что способствует деградации. [4] Модифицированная часть РНК вместе с аминокислотной меткой транслируется и демонстрирует неполные характеристики, предупреждая и позволяя внутриклеточным протеазам удалять эти вредные фрагменты белка, заставляя остановившиеся рибосомы на поврежденной мРНК возобновлять функционирование. [4]
Многие ферменты и белки играют роль в деградации мРНК. Например, в Escherichia coli есть три фермента: РНКаза II, PNPase и РНКаза R. [3] РНКаза R представляет собой 3'-5' экзорибонуклеазу, которая привлекается для деградации дефектной мРНК. [5] РНКаза R имеет два структурных домена, N-концевой предполагаемый спираль-поворот-спираль (HTH) и C-концевой лизиновый (богатый K) домен. [6] Эти два домена являются уникальными для РНКазы R и считаются определяющими факторами селективности и специфичности белка. [7] Было показано, что богатый K домен участвует в деградации безостановочной мРНК. [6] Эти домены отсутствуют в других РНКазах. И РНКаза II, и РНКаза R являются членами семейства RNR, и они имеют примечательное сходство в первичной последовательности и архитектуре домена. [2] Однако РНКаза R обладает способностью эффективно разрушать мРНК, в то время как РНКаза II менее эффективна в процессе разрушения. Тем не менее, конкретная механика разрушения мРНК посредством РНКазы R остается загадкой. [5]