การควบคุมหลังการถอดรหัส

เซลล์ควบคุมการแสดงออกของยีนหลังการถอดรหัสอย่างไร — โดยการปรับความเสถียร การแปลที่ และการแปลของ mRNA รวมถึงการยับยั้งโดย RNA ควบคุมขนาดเล็ก

Definition

การควบคุมหลังการถอดรหัส คือการควบคุมการแสดงออกของยีนในขั้นตอนหลังการถอดรหัส — โดยควบคุมความเสถียร การแปลที่ และการแปลของ mRNA — เพื่อให้ปริมาณและช่วงเวลาของการผลิตโปรตีนสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างอิสระจากอัตราการถอดรหัส

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการควบคุมที่กระทำต่อ mRNA: การควบคุมความเสถียรและการสลายตัวของทรานสคริปต์, การแปลที่ของ mRNA, ประสิทธิภาพการแปลผ่านปัจจัยและองค์ประกอบของบริเวณที่ไม่ถูกแปล (untranslated-region elements), และการยับยั้งโดย microRNA และ RNA ขนาดเล็กที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเสริมการควบคุมระดับการถอดรหัสและโครมาตินโดยการจัดการกับชะตากรรมของสารพันธุกรรมนั้นเอง; ชีววิทยาที่กว้างขึ้นของ non-coding RNA ได้รับการพัฒนาในสาขาชีววิทยาของ RNA

Core questions

• เซลล์ควบคุมระยะเวลาที่ mRNA คงอยู่ก่อนที่จะถูกย่อยสลายได้อย่างไร?
• การแปล mRNA ถูกเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้อย่างไร?
• microRNA ยับยั้งสารพันธุกรรมเป้าหมายได้อย่างไร?
• ทำไมต้องแปลที่ mRNA ไปยังส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์ก่อนที่จะแปล?

Key theories

การยับยั้งที่อาศัย microRNA

RNA ขนาดเล็กจับคู่เบสกับลำดับที่เข้าคู่กันใน mRNA เป้าหมาย โดยทั่วไปจะอยู่ในบริเวณที่ไม่ถูกแปล เพื่อยับยั้งการแปลหรือส่งเสริมการสลายตัว ซึ่งเป็นกลไกที่ถูกเปิดเผยครั้งแรกโดย RNA ขนาดเล็ก lin-4 ที่กระทำต่อ lin-14

การควบคุมผ่านบริเวณที่ไม่ถูกแปลและความเสถียรของ mRNA

องค์ประกอบในบริเวณที่ไม่ถูกแปลของ mRNA ซึ่งถูกจดจำโดยโปรตีนและ RNA ขนาดเล็ก กำหนดครึ่งชีวิตของทรานสคริปต์ การแปลที่ และประสิทธิภาพการแปล ซึ่งเป็นชั้นของการควบคุมการแสดงออกที่รวดเร็วและย้อนกลับได้

Mechanisms

อายุของ mRNA ถูกกำหนดโดย cap, poly(A) tail, และองค์ประกอบของลำดับที่ดึงดูดโปรตีนที่ทำให้เสถียรหรือทำให้ไม่เสถียร โดยการกำจัด poly(A) มักจะกระตุ้นการสลายตัว การแปลถูกควบคุมโดยปัจจัยเริ่มต้นและโดยโปรตีนหรือ RNA ที่จับกับบริเวณที่ไม่ถูกแปลเพื่อยับยั้งหรือเพิ่มการดึงดูดไรโบโซม MicroRNA ซึ่งถูกประมวลผลจากสารตั้งต้นและบรรจุลงในคอมเพล็กซ์ยับยั้ง จะจับคู่เบสกับ mRNA เป้าหมายเพื่อยับยั้งการแปลและเร่งการย่อยสลาย สัญญาณการแปลที่นำ mRNA บางชนิดไปยังบริเวณเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะถูกแปลเมื่อต้องการ

Clinical relevance

การสลายตัวของ mRNA ที่ผิดปกติ, การควบคุมการแปล, และกิจกรรมของ microRNA มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคมะเร็งและโรคอื่นๆ และวิธีการที่ใช้ RNA ขนาดเล็กถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือวิจัยและการรักษา; นำเสนอในฐานะความสำคัญ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

History

การค้นพบในปี 1993 โดยกลุ่มของ Ambros และ Ruvkun ว่ายีน lin-4 ผลิต RNA ควบคุมขนาดเล็กที่ควบคุม lin-14 ได้นำเสนอการควบคุมหลังการถอดรหัสที่อาศัย microRNA ซึ่งเมื่อรวมกับการศึกษาความเสถียรของ mRNA และการควบคุมการแปล ได้สร้างชั้นของการแสดงออกของยีนนี้ขึ้นมา

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun

Seminal works

• lee1993
• lodish2016

Frequently asked questions

การควบคุมหลังการถอดรหัสคืออะไร?

การควบคุมการแสดงออกของยีนหลังจากสร้าง mRNA แล้ว โดยการปรับความเสถียร ตำแหน่งที่อยู่ และประสิทธิภาพในการแปล

microRNA ลดการผลิตโปรตีนได้อย่างไร?

พวกมันจับคู่เบสกับ mRNA เป้าหมายและดึงดูดคอมเพล็กซ์ที่ยับยั้งการแปลและเร่งการย่อยสลายของสารพันธุกรรม ซึ่งช่วยลดปริมาณโปรตีนที่ผลิตได้