Điều hòa sau phiên mã

Cách tế bào kiểm soát biểu hiện gen sau phiên mã — bằng cách điều chỉnh độ ổn định, vị trí và dịch mã của mRNA, bao gồm cả việc làm im lặng bởi các RNA điều hòa nhỏ.

Definition

Điều hòa sau phiên mã là sự kiểm soát biểu hiện gen ở các bước sau phiên mã — điều chỉnh độ ổn định, vị trí và dịch mã của mRNA — để lượng và thời gian sản xuất protein có thể được điều chỉnh độc lập với tốc độ phiên mã.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự điều hòa tác động lên mRNA: kiểm soát độ ổn định và phân hủy bản phiên mã, định vị mRNA, hiệu quả dịch mã thông qua các yếu tố và các vùng không dịch mã, và sự làm im lặng bởi microRNA và các RNA nhỏ liên quan. Nó bổ sung cho sự kiểm soát ở cấp độ phiên mã và chromatin bằng cách giải quyết số phận của chính thông điệp; sinh học rộng hơn của các RNA không mã hóa được phát triển trong lĩnh vực sinh học RNA.

Core questions

• Các tế bào kiểm soát thời gian tồn tại của mRNA trước khi bị phân hủy như thế nào?
• Sự dịch mã của mRNA được tăng hoặc giảm như thế nào?
• MicroRNA làm im lặng các thông điệp mục tiêu của chúng bằng cách nào?
• Tại sao lại định vị một mRNA đến một phần cụ thể của tế bào trước khi dịch mã nó?

Key theories

Làm im lặng qua trung gian microRNA

Các RNA nhỏ bắt cặp bazơ với các trình tự bổ sung trong các mRNA mục tiêu, thường là ở các vùng không dịch mã của chúng, để ức chế dịch mã hoặc thúc đẩy sự phân hủy, một cơ chế lần đầu tiên được tiết lộ bởi RNA nhỏ lin-4 tác động lên lin-14.

Kiểm soát thông qua các vùng không dịch mã và độ ổn định mRNA

Các yếu tố trong các vùng không dịch mã của mRNA, được nhận diện bởi protein và RNA nhỏ, thiết lập chu kỳ bán rã, định vị và hiệu quả dịch mã của bản phiên mã, cung cấp một lớp kiểm soát biểu hiện nhanh chóng và có thể đảo ngược.

Mechanisms

Thời gian tồn tại của một mRNA được xác định bởi mũ (cap), đuôi poly(A) và các yếu tố trình tự của nó, những yếu tố này tuyển dụng các protein ổn định hoặc làm mất ổn định, với quá trình khử adenyl hóa thường kích hoạt sự phân hủy. Dịch mã được điều hòa bởi các yếu tố khởi đầu và bởi các protein hoặc RNA liên kết với các vùng không dịch mã để ngăn chặn hoặc tăng cường sự tuyển dụng ribosome. MicroRNA, được xử lý từ các tiền chất và được nạp vào các phức hợp làm im lặng, bắt cặp bazơ với các mRNA mục tiêu để ức chế dịch mã của chúng và đẩy nhanh sự phân hủy của chúng. Các tín hiệu định vị hướng dẫn một số mRNA đến các vùng tế bào cụ thể nơi chúng được dịch mã theo yêu cầu.

Clinical relevance

Sự rối loạn điều hòa phân hủy mRNA, kiểm soát dịch mã và hoạt động của microRNA có liên quan đến ung thư và các bệnh khác, và các phương pháp tiếp cận dựa trên RNA nhỏ được sử dụng làm công cụ nghiên cứu và điều trị; được đưa ra như ý nghĩa, không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Việc khám phá vào năm 1993 của các nhóm Ambros và Ruvkun rằng gen lin-4 tạo ra một RNA điều hòa nhỏ kiểm soát lin-14 đã giới thiệu sự kiểm soát sau phiên mã qua trung gian microRNA, điều này, cùng với các nghiên cứu về độ ổn định mRNA và điều hòa dịch mã, đã thiết lập lớp biểu hiện gen này.

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun

Seminal works

• lee1993
• lodish2016

Frequently asked questions

Điều hòa sau phiên mã là gì?

Kiểm soát biểu hiện gen sau khi mRNA được tạo ra, bằng cách điều chỉnh mức độ ổn định của nó, nơi nó đi đến và hiệu quả dịch mã của nó.

MicroRNA làm giảm lượng protein sản xuất như thế nào?

Chúng bắt cặp bazơ với các mRNA mục tiêu và tuyển dụng các phức hợp ngăn chặn dịch mã và đẩy nhanh sự phân hủy của thông điệp, làm giảm lượng protein được sản xuất.