Tài liệu: Sự hoàn thiện mARN ở eukaryote (nhân chuẩn)

Cắt bỏ các intron Quá trình này xảy ra trong nhân nhằm cắt bỏ các trình tự intron không mã hóa khỏi phân tử tiền mARN để hình thành nên phân tử mARN hoàn chỉnh chỉ chứa các trình tự mã hoá liên tục tương ứng với các exon. Sau đó, phân tử mARN hoàn chỉnh được chuyển ra tế bào chất để làm khuôn tổng hợp protein. Quá trình cắt bỏ intron phụ thuộc vào trình tự tín hiệu ở các đoạn nối giữa các intron và exon. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Sự hoàn thiện mARN ở eukaryote (nhân chuẩn) Sự hoàn thiệnmARN ở eukaryote (nhân chuẩn)1. Cắt bỏ các intronQuá trình này xảy ra trong nhânnhằm cắt bỏ các trình tự intronkhông mã hóa khỏi phân tử tiềnmARN để hình thành nên phân tửmARN hoàn chỉnh chỉ chứa cáctrình tự mã hoá liên tục tương ứngvới các exon.Sau đó, phân tử mARN hoàn chỉnhđược chuyển ra tế bào chất để làmkhuôn tổng hợp protein.Quá trình cắt bỏ intron phụ thuộcvào trình tự tín hiệu ở các đoạn nốigiữa các intron và exon. Các intronđiển hình được giới hạn bởi đầu 5’-GT và 3’-AG. Đoạn trình tự tínhiệu đầy đủ ở đầu 5’ gặp ở phầnlớn các gen là: 5’-AGGTAAGT-3’và ở đầu 3’ là 5’-YYYYYYNCAG-3’ (Y=pyrimidin, N = nucleotit bất kỳ).Việc cắt bỏ các intron được thựchiện bởi một phức hệ gọi làspliceosom, gồm phân tử tiền -mARN liên kết với các hạtribonucleoprotein nhân kích thướcnhỏ snRNP (small nuclearribonucleoprotein particle, đượcđọc tắt là snớp). snRNP được tạothành tự sự liên kết giữa snARN vàprotein. Có 5 loại snARN phổ biếnđược kí hiệu là U1, U2, U4, U5 vàU6. Mỗi loại liên kết với một sốphân tử protein để hình thành nênsnRNP. Trừ U4 và U6 thường tìmthấy trong cùng một snRNP, còncác loại khác tìm thấy trong cácsnRNP riêng biệt.Quá trình cắt intron trải qua một sốbước như sau (hình 5 và 6):1) U1 snRNP gắn vào vị trí cắtđầu 5’ của intron. Việc gắn này dựatrên nguyên tắc bổ trợ của U1snARN có trong snRNP với trìnhtự ở đoạn nối với exon ở gần đầu 5’của intron.2) U2 snRNP gắn vào một trìnhtự gọi là điểm phân nhánh nằmngược dòng so với đoạn nối vớiexon về phía đầu 3’ của intron.Điểm phân nhánh là vị trí đặc thùcủa các intron, tại đó chứa mộtadenyl là vị trí gắn vào của đầu 5’tự do của intron trong quá trình cắtbỏ intron.3) Phức hệ U4 / U6 snRNPtương tác với U5 snRNP rồi gắnvào các phức hệ U1 và U2 snRNPlàm hai đầu 5’ và 3’ của intron tiếnlại gần nhau, tạo thành cấu trúcthòng lọng.4) U4 snRNP tách ra khỏi phứchệ, lúc này spliceosome chuyểnthành dạng có hoạt tính cắt(exonuclease).5) snRNP cắt intron ở đầu 5’ tạora một đầu 5’ tự do. Đầu này sẽ liênkết với nucleotit A tại điểm phânnhánh vào vị trí nhóm 2’- OH (liênkết phosphodieste 5’-2’). Nhóm 3’-OH của adênyl này vẫn liên kếtbình thường với nucleotit kháctrong chuỗi.6) Intron được cắt ở phía đầu 5’(intron vẫn ở dạng thòng lọng) vàcác exon liền kề ở hai đầu 5’ và 3’của intron liên kết với nhau. Lúcnày phức hệ snRNP rời khỏi phântử ARN. Và quá trình cắt intronnhư vậy được lặp đi lặp lại.Quá trình cắt intron như trên đượctìm thấy ở các gen được phiên mãnhờ ARN polymerase . Ngoài cơchế trên đây, một số loại phân tửARN có thể tự cắt bỏ intron. Quátrình cắt bỏ intron này không phụthuộc vào protein và được gọi làcác intron nhóm . Cơ chế tự cắt củacác intron nhóm được tìm thấy ởcác gen rARN, một số gen mã hóaprotein trong ti thể và một số genmã hóa mARN và tARN ở thựckhuẩn thể.Một ví dụ về quá trình tự cắt củaintron nhóm (ở Tetrachynema)được mô tả như sau:1) Phân tử tiền -mARN được cắtở vị trí nối với exon ở phía đầu 5’và một nucleoit G gắn vào vị chícắt này.2) Intron được cắt ở vị trí nối tạiđầu 3’.3) Hai exon liền kề được nối lạivới nhau.4) Phần intron được cắt ra đóngvòng tạo thành một phân tử ADNdạng vòng. Sản phẩm tạo ra làintron ở dạng mạch vòng còn phântử ADN chứa các exon ở dạngmạch thẳng.Quá trình tự cắt của intron nhóm dochính ARN tự xúc tác, và các ARNcó hoạt tính như vậy được gọi làribozym. Tuy vậy, hoạt tính tự xúctác của ARN không nên coi là hoạttính enzym. Bởi, không giống nhưenzym protein, các phân tử ARNkhông trở về dạng ban đầu sau khiphản ứng kết thúc.Việc tìm ra ARN có hoạt tính xúctác gần giống với protein đã làmthay đổi quan điểm về nguồn gốcsự sống. Trước đây, người ta chorằng protein là yếu tố thiết yếu đểquá trình sao chép các nucleotit cóthể xảy ra. Nhưng lý thuyết mớigần đây cho rằng các axit nucleicđầu tiên có khả năng tự sao chépthông qua hoạt tính kiểu ribozym.2. Lắp mũĐầu 5’ của phân tử mARN ở sinhvật nhân chuẩn được sửa đổi bằngcách gắn thêm một nucleotit bị cảibiến là 7-methylguanosin (7-mG);quá trình đó được gọi là sự lắp mũ.Mũ 7-mG được gắn nhờ enzymguanyltransferase nối GTP vớinucleotit đầu tiên của mARN bằngliên kết triphotphat 5’® 5’ khácthường. Sau đó enzym methyltransferase sẽ gắn thêm nhóm -CH3vào nitơ số 7 của vòng guanin;đồng thời thường gắn thêm cả vàonhóm 2’- OH của đường ribosecủa hai nucleotit kế tiếp. Việc tạomũ giúp bảo vệ đầu 5’ của mARNkhông bị phân hủy bởi exonucleasetrong tế bào chất, đồng thời làm tínhiệu cho ribosom nhận biết điểmbắt đầu của phân tử mARN.3. Gắn đuôi poly (A)Đầu 3’ của phân tử tiền -mARNcủa hầu hết các sinh vật nhân chuẩnđược sửa đổi bằng cách thêm vàomột đoạn trình tự poly A (còn đượcgọi là đuôi polyA) có thể dài tới250 bazơ adenin. Sự sửa đổi nàyđược gọi là đa adenin hóa và cần cómột trình tự tín hiệu trên phân tửtiền -mARN. Đó là trình tự 5’-AAUAAA-3’ nằm gần đầu 3’ củaphân tử tiền -mARN. Khoảng 11 -20 bazơ tiếp theo có trình tự là YA(Y= pyrimidin), rồi tiếp đến là đoạntrình tự giàu GU nằm xuôi dòng.Có nhiều protein đặc hiệu có khảnăng nhận biết và gắn vào đoạntrình tự tín hiệu tạo thành một phứchệ cắt mARN ở vị trí khoảng 20nucleotit phía sau của trình tự 5’-AAUAAA-3’. Sau đó, enzympoly(A) polymerase sẽ bổ sungthêm các adenin vào đầu 3’ củamARN. Mục đích tạo đuôi A cònchưa rõ, nhưng có thể nó có vai tròbảo vệ cho mARN không bị phânhủy ở đầu 3’ bởi exonuclease. Tuynhiên, một số mARN, như mARNmã hoá các protein histon, khôngcó đuôi polyA (nhưng thường cóthời gian tồn tại ngắn). ...