RNA thông tin
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
RNA thông tin (tiếng Anh là messenger RNA - mRNA) là RNA mã hóa và mang thông tin từ DNA (xem quá trình phiên mã) tới vị trí thực hiện tổng hợp protein (xem quá trình dịch mã).
Mục lục |
[sửa] "Vòng đời" mRNA
Vòng đời của một phân tử mRNA được tính từ khi bắt đầu quá trình phiên mã và kết thúc khi phân tử này bị phân huỷ bởi các RNase. Trong quá trình này, mRNA có thể được chế biến, chỉnh sửa, và được vận chuyển trước khi xảy ra quá trình dịch mã. Những mRNA của sinh vật eukaryote thường phải trải quá nhiều quá trình chế biến và vận chuyển phức tạp hơn nhiều so với ở tế bào prokaryote.
[sửa] Phiên mã
Bài chính: Quá trình phiên mã
Trong quá trình phiên mã, trình tự nucleotide của các gene trên DNA được sao chép lại trên phân tử mRNA nhờ sự hoạt động của RNA polymerase. Quá trình này tương đối giống nhau ở cả tế bào prokaryote và eukaryote. Điều khác biệt đáng chú ý là ở eukaryote, RNA polymerase kết hợp với một số enzyme tham gia vào quá trình chế biến mRNA, điều này cho phép quá trình chế biến mRNA có thể diễn ra ngay khi khởi đầu sự phiên mã. Phân tử mRNA mới đầu được tạo thành có tuổi thọ ngắn, chưa được hoặc chỉ mới xử lý một phần được gọi là pre-mRNA đến khi hoàn thành quá trình chế biến thì gọi là mRNA trưởng thành.
[sửa] Chế biến
Việc chế biến (xử lí) mRNA rất khác nhau giữa eukaryotes và prokaryotes. Prokaryotic mRNA là khá hoàn chỉnh việc phiên mã và không cần chế biến gì (ngoại trừ vài trường hợp hiếm). Eukaryotic pre-mRNA, tuy nhiên, đòi hỏi xử lí rất nhiều.
[sửa] Tạo pre-mRNA ở Eukaryote
- cộng gốc 5' là quá trình ở đó guanine nucleotide thay đổi được cộng vào đầu 5' của pre-mRNA . Quá trình sửa chữa này là quan trọng cho việc phát hiện và đính kèm đúng của mRNA với ribosome. Nó cũng quan trọng với quá trình ghép và vận chuyển .
- Vận chuyển - là quá trình ở đó pre-mRNA được sửa chữa để kéo giãn các chuỗi không mã hóa, gọi là introns; và các chuỗi protein mã hóa được gọi là exons. Pre-mRNA được vận chuyển bởi nhiều đường khác nhau, cho phép một gen đơn có thể mã hóa cho nhiều protein, quá trình như vậy được gọi là vận chuyển liên tiếp . Quá trình vận chuyển thường được thực hiện bởi một RNA protein phức, được gọi là spliceosome, nhưng các phân tử RNA cũng có khả năng làm chất xúc tác cho chính quá trình vận chuyển của chúng.
- Polyadenylation - là liên kết không phân cực (covalent) của một nửa polyadenylyl với một phân tử RNA. Trong các sinh vật eukaryotic, polyadenylation là quá trình mà ở đó phần lớn các phân tử RNA thông tin được kết thúc ở các gốc 3' của chúng . Các đầu viện trợ poly(A) trong mRNA ổn định để bảo vệ nó khỏi quá trình exonucleases. Polyadenylation cũng quan trọng với quá trình kết thúc phiên mã, đưa mRNA ra ngoài hạt nhân và dịch mã nó.
- Polyadenylation diễn ra trong và sau quá trình phiên mã DNA vào trong RNA. Sau khi quá trình phiên mã kết thúc, vòng mRNA được phân ra nhờ sự hoạt động của một endonuclease phức gắn với RNA polymerase. Vị trí phân rã được xác định bởi sự xuất hiện của các chuỗi AAUAAA gốc gần chỗ phân rã . Sau khi mRNA được tách ra, 80 đến 250 adenosine còn lại được gắn vào các gốc tự do 3' tại vị trí phân rã .
- Một chuỗi (khoảng vài trăm) adenine nucleatide được cộng vào các đầu 3' của pre-mRNA nhờ sự hoạt động của một enzyme có tên là polyadenylate (polyA) polymerase . Đuôi PolyA được gắn với bản sao ở đó chứa những chuỗi đặc biệt, ký hiệu AAUAAA . Tầm quan trọng của ký hiệu AAUAAA được chứng minh bởi một sự thay đổi trong mã hóa chuỗi DNA (AATAAA), dẫn đến sự thiếu hụt của hồng cầu . Polyadenylation làm tăng quá trình phân đôi trong quá trình sao chép, vì thế các bản sao cuối cùng dài hơn trong tế bào và dẫn đến việc dịch mã nhiều hơn, tạo ra nhiều protein hơn .
[sửa] Sửa chữa
Trong một vài trường hợp, một mRNA sẽ được sửa chửa, thành phần nucleotide của mRNA lúc này được thay đổi . Một ví dụ trong cơ thể người đó là mRNA apolipoprotein B, ở đó nó được sửa chữa ở một vài mô, nhưng không ở các mô khác . Sự sửa chữa làm ngừng sớm mã gen codon, dẫn đến quá trình dịch mã, sản xuất các protein ngắn hơn.
[sửa] Vận chuyển
Một sự khác biệt khác giữa các eukaryotes và prokaryotes là ở quá trình vận chuyển mRNA . Do sự phiên mã và dịch mã của eukaryotic diễn ra một cách riêng rẽ, các mRNA eukaryotic phải được chuyển từ hạt nhân tế bào tới tế bào chất. Các mRNA trưởng thành được phát hiện bởi quá trình sửa chữa của chúng và sau đó được đưa ra thông quá các lỗ chân lông hạt nhân
[sửa] Dịch mã
Bài chính: Quá trình dịch mã
Do mRNA không nhất thiết phải được chế biến hay vận chuyển, quá trình dịch mã bởi ribosome có thể bắt đầu ngay sau khi quá trình phiên mã được thực hiên. Do vậy, người ta nói rằng quá trình dịch mã ở prokaryotic là "kép" với quá trình phiên mã, và diễn ra sự " cùng sao chép" .
Eukaryotic mRNA đã qua quá trính chế biến và vận chuyển tới tế bào chất (ví dụ mRNA trưởng thành) có thể được dịch mã bởi ribosome . Quá trình dịch mã diễn ra tại các ribosomes trôi tự do trong tế bào chất hoặc trực tiếp với túi nội chất bởi các hạt tín hiệu nhận biết . Do vậy, không giống như prokaryotes, quá trình dịch mã eukaryotic không hoàn toàn song song với quá trình phiên mã .
[sửa] Phân hủy
Sau một khoảng thời gian nhất định, các mRNA phân hủy thành các thành phần nucleotide của nó, thường nhờ sự hỗ trọ của các RNase . Ứng với quá trình chế biến mRNA, eukaryotic mRNA được tổng hợp một cách ổn định hơn là các prokaryotic mRNA.
[sửa] Cấu trúc mRNA
[sửa] Vùng mã hóa
Các vùng mã là tổ hợp của các codons, cái được giải mã và dịch mã vào trong protein bởi ribosome. Các vùng mã bắt đầu với codon đầu và kết thúc bởi một trong ba codon đuôi. Trong quá trình mã hóa protein, các thành phần của các vùng mã hóa vẫn hoạt động như các chuỗi bình thường (xem exonic splicing enhancers, exonic splicing silencers)
[sửa] Vùng không mã hóa
Có những đoạn của RNA trước và sau khi các chuỗi khởi động và ngừng của nó không tham gia quá trình dịch mã. Các đoạn này tạo bởi các sợi DNA mẫu, nơi mà RNA được sao chép . Những vùng này, được biết với cái tên 5' UTR và 3' UTR (các cùng không dịch mã 5' UTR và 3'UTR, ở đó DNA và RNA chuyển từ gốc 5' đến gốc 3' và nằm ở đuôi của chuỗi RNA) mã hóa cho các chuỗi không có protein. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó lại ở chỗ các chuỗi đuôi 5' UTR và 3' UTR có thể hấp dẫn với những loại enzyme RNase nhất định, đẩy mạnh hoặc ngăn chặn sự ổn định tương đối của các phân tử RNA . Các UTRs nhấn định có thể cho phép RNA tồn tại lâu hơn trong tế bào chất trước khi phân hủy, dẫn đến việc cho phép chúng sản xuất nhiều protein hơn, trong khi những RNA khác có thể bị phân hủy sớm hơn, dẫn đến vòng đời ngắn hơn và ứng với việc tạo ra số lượng protein ít hơn.
Một vài chức năng cơ sở chứa trong các vùng không mã hóa hình thành một dạng cấu trúc cấp II khi phiên mã vào trong RNA . Những mRNA cấu trúc cơ sở này được gộp vào trong mRNA thông thường . Một số chúng như SECIS cơ sở là mục tiêu để cho các protein kết lại . Một phân loại của mRNA cơ sở, [riboswitch]], lại trực tiếp liên kết với các phân tử nhỏ, thay đổi sự cuốn gấp của chúng để chỉnh sửa các lớp của phiên mã hay dịch mã . Trong những trường hợp này, mRNA tự chỉnh sửa nó .
[sửa] mRNA đối mã (anti-sense mRNA)
Đối mã mRNA có thể ngăn chặn quá trình dịch mã các gen trong nhiều sinh vật eukaryotes, khi các chuỗi đối mã mRNA gắn với các mRNA của gen. Điều này có nghĩa, một gen không biểu lộ như protein nếu nó hiện lên một đối mã mRNA trong tế bào . Điều này có thể là một cơ chế bảo vệ,để chống lại quá trình dịch chuyển retrotransposon, ở đó sử dụng các dsRNA làm trạng thái trung gian, hoặc virut, bởi vì cả hai đều sử dụng mRNA mẫu kép như một hợp chất trung gian . Trong nghiên cứu hóa sinh, hiệu ứng này đã được sử dụng để nghiên cứu chức năng của gen, đơn giản như việc làm ngừng các gen nghiên cứu bằng việc cho thêm các phiên đối mã mRNA . Các nghiên cứu này đã được thực hiện ở loài giun.
[sửa] Xem thêm
- RNA interference
