Posttranskriptionelle Regulation

Wie Zellen die Genexpression nach der Transkription steuern – durch Feinabstimmung der mRNA-Stabilität, Lokalisation und Translation, einschließlich der Stilllegung durch kleine regulatorische RNAs.

Definition

Posttranskriptionelle Regulation ist die Kontrolle der Genexpression auf Stufen nach der Transkription – sie steuert die Stabilität, Lokalisation und Translation der mRNA –, sodass die Menge und der Zeitpunkt der Proteinproduktion unabhängig von der Transkriptionsrate angepasst werden können.

Scope

Dieses Thema behandelt die Regulation, die auf die mRNA einwirkt: die Kontrolle der Transkriptstabilität und des Abbaus, die mRNA-Lokalisation, die translationale Effizienz durch Faktoren und Elemente der unübersetzten Regionen sowie die Stilllegung durch microRNAs und verwandte kleine RNAs. Es ergänzt die transkriptionelle und chromatinbasierte Kontrolle, indem es das Schicksal der Botschaft selbst adressiert; die umfassendere Biologie der nicht-kodierenden RNAs wird im Bereich der RNA-Biologie entwickelt.

Core questions

• Wie steuern Zellen, wie lange eine mRNA vor dem Abbau bestehen bleibt?
• Wie wird die Translation einer mRNA hoch- oder herunterreguliert?
• Wie stilllegen microRNAs ihre Zielbotschaften?
• Warum wird eine mRNA vor der Translation an einen bestimmten Teil der Zelle lokalisiert?

Key theories

microRNA-vermittelte Stilllegung

Kleine RNAs paaren sich mit komplementären Sequenzen in Ziel-mRNAs, typischerweise in deren unübersetzten Regionen, um die Translation zu unterdrücken oder den Abbau zu fördern, ein Mechanismus, der zuerst durch die kleine RNA lin-4, die auf lin-14 wirkt, aufgedeckt wurde.

Kontrolle durch unübersetzte Regionen und mRNA-Stabilität

Elemente in den unübersetzten Regionen der mRNA, die von Proteinen und kleinen RNAs erkannt werden, bestimmen die Halbwertszeit des Transkripts, die Lokalisation und die translationale Effizienz und bieten eine schnelle und reversible Ebene der Expressionskontrolle.

Mechanisms

Die Lebensdauer einer mRNA wird durch ihre Kappe, ihren Poly(A)-Schwanz und Sequenzelemente bestimmt, die stabilisierende oder destabilisierende Proteine rekrutieren, wobei die Deadenylierung häufig den Abbau auslöst. Die Translation wird durch Initiationsfaktoren und durch Proteine oder RNAs reguliert, die an unübersetzte Regionen binden, um die Ribosomenrekrutierung zu blockieren oder zu verstärken. MicroRNAs, die aus Vorläufern prozessiert und in Silencing-Komplexe geladen werden, paaren sich mit Ziel-mRNAs, um deren Translation zu unterdrücken und ihren Abbau zu beschleunigen. Lokalisationssignale lenken bestimmte mRNAs zu spezifischen zellulären Regionen, wo sie bei Bedarf translatiert werden.

Clinical relevance

Fehlregulierte mRNA-Abbauprozesse, Translationskontrolle und microRNA-Aktivität sind an Krebserkrankungen und anderen Krankheiten beteiligt, und Ansätze auf Basis kleiner RNAs werden als Forschungs- und therapeutische Werkzeuge eingesetzt; dies wird als Bedeutung und nicht als klinische Leitlinie angeboten.

History

Die Entdeckung im Jahr 1993 durch die Arbeitsgruppen von Ambros und Ruvkun, dass das Gen lin-4 eine kleine regulatorische RNA produziert, die lin-14 kontrolliert, führte die microRNA-vermittelte posttranskriptionelle Kontrolle ein, die zusammen mit Studien zur mRNA-Stabilität und Translationsregulation diese Ebene der Genexpression etablierte.

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun

Seminal works

• lee1993
• lodish2016

Frequently asked questions

Was ist posttranskriptionelle Regulation?

Die Kontrolle der Genexpression, nachdem eine mRNA hergestellt wurde, durch Anpassung ihrer Stabilität, ihres Bestimmungsortes und ihrer Translationseffizienz.

Wie reduzieren microRNAs die Proteinproduktion?

Sie paaren sich mit Ziel-mRNAs und rekrutieren Komplexe, die die Translation blockieren und den Abbau der Botschaft beschleunigen, wodurch die produzierte Proteinmenge reduziert wird.