mRNA İşlenmesi ve Olgunlaşması
Ökaryotlarda, bir haberci RNA (mRNA) transkripsiyondan kullanıma hazır olarak çıkmamaktadır. Primer transkript (pre-mRNA), çekirdekten ihraç edilip translasyona uğramadan önce 5' ucundan başlıklandırılmalı (capped), intronları ekleme (splicing) ile çıkarılmalı ve 3' ucundan kesilip poliadenile edilmelidir. Bu eşlenik işleme adımları, ham bir transkripti stabil, translasyona uğrayabilir olgun bir mRNA'ya dönüştürmektedir.
Tanım
mRNA işlenmesi ve olgunlaşması, bir ökaryotik pre-mRNA'yı olgun, ihraç edilebilir, translasyona uğrayabilir bir haberci RNA'ya dönüştüren post-transkripsiyonel reaksiyonlar (5' başlıklandırma, ekleme (splicing) ile intron çıkarılması ve 3'-uç kesimi ile poliadenilasyon) kümesidir.
Kapsam
Bu konu, bir ökaryotik mRNA'yı olgunlaştıran üç temel kotranskripsiyonel ve post-transkripsiyonel adımı (5' başlıklandırma, ekleme ve 3' kesim/poliadenilasyon) ile bunların birbirleriyle olan eşleşmesini, nükleer ihracatı ve anormal transkriptleri denetleyen kalite kontrol yollarını kapsamaktadır. Ekleme (splicing) kendi konusunda derinlemesine ele alınmaktadır; burada ise olgunlaşma sürecindeki bir aşama olarak incelenmektedir. Bu madde, referans-eğitim amaçlıdır.
Temel sorular
- Bir pre-mRNA'yı işlevsel olgun bir mRNA'ya dönüştüren modifikasyonlar nelerdir?
- Başlıklandırma, ekleme (splicing) ve poliadenilasyon transkripsiyona ve birbirlerine nasıl bağlanmaktadır?
- Hücre, yanlış işlenmiş transkriptleri nasıl tanır ve ortadan kaldırır?
- Başlık ve poli(A) kuyruğu gibi işleme özellikleri, sonraki translasyonu ve stabiliteyi nasıl etkiler?
Anahtar kavramlar
- 5' 7-metilguanozin başlığı
- 3' kesim ve poliadenilasyon
- Pre-mRNA ve olgun mRNA
- Kotranskripsiyonel eşleşme
- mRNA'nın nükleer ihracatı
- mRNA denetimi ve anlamsız kodon aracılı bozunma (nonsense-mediated decay)
- İşlemede katalitik RNA
Mekanizmalar
RNA polimeraz II bir geni transkribe ederken, yeni oluşan 5' ucu 7-metilguanozin ile başlıklandırılmaktadır; bu başlık transkripti korumakta ve daha sonra translasyon mekanizması tarafından tanınmaktadır. İntronlar çıkarılmakta ve eksonlar ekleme (splicing) ile birleştirilmekte, 3' uç ise belirli bir bölgede kesilmekte ve bir poli(A) kuyruğu ile uzatılmaktadır. Bu olaylar, polimeraz ile ve birbirleriyle fiziksel olarak eşleşmiş durumdadır, böylece işleme büyük ölçüde transkripsiyon devam ederken gerçekleşmektedir. Başlığı ve poli(A) kuyruğu ile işaretlenmiş olgun mRNA, sitoplazmaya ihraç edilmektedir; başlık ve kuyruk ayrıca mesajın verimli translasyon başlangıcı için tanımlanmasına yardımcı olmaktadır. Yanlış eklenmiş (mis-spliced) veya erken dur kodonları taşıyan transkriptler, denetim yolları tarafından tanınmakta ve degrade edilmektedir, bu da olgun havuz üzerindeki sıkı kalite kontrolünü göstermektedir. RNA'nın kendi başına işleme kimyasını katalize edebildiği, kendi kendine eklenen (self-splicing) intronların keşfiyle ortaya konmuştur.
Klinik önem
mRNA başlıklandırma, poliadenilasyon ve denetimindeki kusurlar insan hastalıklarına katkıda bulunmakta olup, başlık ve poli(A) kuyruğu, RNA tabanlı aşıların ve terapötiklerin merkezi tasarım özellikleridir. Bu madde, söz konusu biyolojiyi eğitimsel bir arka plan olarak tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
1970'lerin sonlarında ökaryotik genlerin, çıkarılması gereken intronlarla kesintiye uğrayan kodlayıcı eksonlara sahip olduğunun anlaşılması, gen ekspresyonu görüşünü dönüştürmüş ve işlenmeyi ökaryotik mRNA'nın belirleyici bir özelliği haline getirmiştir. 5' başlık ve 3' poli(A) kuyruğu aynı dönemde karakterize edilmiş, bazı intronların kendi kendine ekleme (self-splice) yapabildiğinin daha sonra bulunması ise RNA'nın kendi olgunlaşmasını katalize edebildiğini göstermiştir.
Öne çıkan isimler
- Phillip Sharp
- Richard Roberts
- Thomas Cech
- Aaron Shatkin
İlgili konular
Temel eserler
- kruger-1982
- sonenberg-2009
Sıkça sorulan sorular
- Bir ökaryotik mRNA'yı olgunlaştıran üç ana adım nelerdir?
- 5' 7-metilguanozin başlığının eklenmesi, ekleme (splicing) ile intronların çıkarılması ve 3' ucun kesilmesini takiben bir poli(A) kuyruğunun eklenmesidir.
- Başlık ve poli(A) kuyruğu, işleme sonrası neden önemlidir?
- mRNA'yı stabilize etmekte ve translasyon mekanizması tarafından tanınarak olgun mesajın verimli bir şekilde translasyona uğramasına yardımcı olmaktadırlar; ayrıca transkripti ihracat için doğru işlenmiş olarak işaretlemektedirler.