Víčko

Cap , 5'-cap (vyslovováno pět-stroke-cap ), nebo cap-structure (z anglického  cap  - cap) - struktura na 5'-konci messenger RNA (mRNA) a některé další eukaryotické RNA . Čepice se skládá z jednoho nebo více modifikovaných nukleotidů a je charakteristická pouze pro transkripty syntetizované RNA polymerázou II . Přítomnost čepičky je jedním ze znaků, které odlišují eukaryotické mRNA od prokaryotických , které nesou trifosfát na 5' konci. Tento a další rozdíly způsobují výrazně vyšší stabilitu, speciální mechanismus iniciace translace a další rysy životního cyklu eukaryotické mRNA [1] [2] .

Čepice je modifikovaný ribonukleotid  - 7-methylguanosin připojený 5',5'- trifosfátovým můstkem k prvnímu nukleotidovému zbytku transkriptu. V užším smyslu je 7-methylguanosin chápán jako čepice. Kromě toho mohou být první dva nukleotidy transkriptu methylovány v poloze 2'-O- ribózového zbytku . Čepice podporuje účinné zpracování pre-mRNA, export mRNA z jádra, její translaci a ochranu před rychlou degradací [3] [1] .

Příběh

Až do 70. let 20. století byly biochemické studie mRNA prováděny především na E. coli ( Escherichia coli ) a bakteriofágech . Do této doby bylo zjištěno, že mRNA E. coli mají tři fosfátové skupiny na 5' konci a stejný předpoklad byl učiněn pro eukaryotické mRNA. V letech 1971-1972 Kin-Ichiro Miura a Aaron Shatkin zjistili, že RNA reoviru obsahují 2'-O-methylguanosin fosfát. Jednalo se o první důkaz přítomnosti nukleotidů s methylovými skupinami v RNA eukaryotických virů [4] .

Miura pokračoval v práci v Japonsku s Yasuhiro Furuichi. Ten zjistil, že přítomnost donoru methylové skupiny ( S-adenosylmethionin ) v reakční směsi je nezbytná pro účinnou transkripci genů viru cytoplazmatické polyedrózy , přičemž jedna methylová skupina je součástí prvního nukleotidu transkriptu a druhá je součástí neznámého komponentu. Furuichi také poznamenal, že 5'-konec takové RNA je chráněn před působením alkalické fosfatázy [5] . Ve stejném roce bylo publikováno několik dalších článků popisujících přítomnost methylovaných nukleotidů v RNA izolované z eukaryotických buněk. Po projednání všech získaných výsledků Fritz Rottmann navrhl, že m 7 GppNp (kde N je jakýkoli nukleotid) je struktura blokující 5' konce všech eukaryotických mRNA [6] . O něco později Furuichi a Miura tuto strukturu zdokonalili a ukázali, že v ní není di-, ale trifosfátový můstek. Ve stejnou dobu Wei a Moss a skupina Miury našli m 7 GpppGp a m 7 GpppAp na 5' koncích mRNA vakcínie [4] .

Furuiti, Shatkin a James Darnell a kolegové brzy analyzovali mRNA buněk HeLa a zjistili, že jejich 5'-konce jsou chráněny stejnou strukturou jako virová RNA [7] . Darnell poprvé navrhl použití termínu „čepice“ [4] .

Zvláštní uzávěr (m 2,2,7 GpppNp), charakteristický pro malé jaderné RNA , byl poprvé objeven skupinou Harris Bush. Nicméně, stejně jako u běžné čepice, poprvé byla struktura určena nesprávně, obsahovala difosfátový můstek namísto trifosfátového [8] .

Capping enzymy byly poprvé izolovány v laboratoři Moss [1] .

Typy čepicových struktur a jejich prevalence

U naprosté většiny eukaryot je 5'-konec transkriptů syntetizovaných RNA polymerázou II během transkripce modifikován přidáním 7-methylguanosinu (viz obrázek). RNA polymeráza II syntetizuje všechny pre-mRNA, některé malé jaderné RNA a malé nukleolární RNA . Viry , které jsou adaptovány na život v eukaryotických buňkách, mohou mít také uzavřenou RNA, ať už jsou syntetizovány RNA polymerázou II nebo jiným enzymem [9] . V závislosti na systematickém postavení eukaryotického organismu a typu RNA může dojít k dalším modifikacím počáteční struktury čepičky, především metylaci [10] .

Pro rok 2013 jsou známy následující typy uzávěrů [1] [10] [11] :

Je zajímavé, že v RNA živočišných virů je prvním nukleotidem po 7-methylguanosinu obvykle purin , který může být dodatečně methylován na atomech dusíkaté báze (například za vzniku N6 - methyladenosinu). V živočišných buněčných mRNA může být prvním nukleotidem po čepičce kterýkoli ze čtyř a je zpravidla také dodatečně methylován. Obecně lze říci, že čím více organizovaný organismus, tím více methylových skupin na čepici [1] .

Mechanismus

Enzymy

Capping je prvním krokem ve zrání RNA . K překrytí dochází při transkripci v buněčném jádře , kdy syntetizovaný transkript dosahuje délky 25–30 nukleotidů [13] . Capping je prováděn třemi enzymy : RNA trifosfatázou, guanyltransferázou a guanyl-N 7 - methyltransferázou [14] .

RNA trifosfatáza štěpí y-fosfátovou skupinu z 5'-koncového nukleotidu transkriptu. Aminokyselinová sekvence RNA trifosfatáz se u eukaryot výrazně liší a lze rozlišit alespoň dvě rodiny těchto enzymů: RNA trifosfatázy závislé na bivalentních kationtech (charakteristické pro prvoky , houby a eukaryotické viry ) a RNA trifosfatázy nezávislé na bivalentních kationtech ( charakteristické zvířat a rostlin ) [15 ] .

V pekařských kvasnicích ( Saccharomyces cerevisiae ) je RNA trifosfatáza kódována vlastním genem Cet1 , zatímco u savců a jiných mnohobuněčných organismů je syntetizován bifunkční enzym, který má jak aktivitu RNA trifosfatázy (N-koncová doména ), tak guanyltransferázovou aktivitu (C-koncová doména) [16] . Guanyltransferáza (kódovaná genem Ceg1 v kvasinkách) provádí přenos GMP zbytku z GTP na β-fosfátovou skupinu 5'-terminálního nukleotidu transkriptu za vytvoření struktury GpppN. Tato reakce probíhá ve dvou krocích za vzniku meziproduktu enzymu-(lysyl-N)-GMP. Guanyltransferáza může jako substrát používat pouze 5'-difosfát, což zajišťuje, že jsou zakryty pouze 5'-konce primárních transkriptů, ale ne ty, které vznikly jako výsledek endonukleolytického zpracování RNA (štěpení 5'-koncových fragmentů RNA endonukleázami ). Výjimečně je u trypanozomů a nematodů možné překrytí mRNA, které prošly endonukleolytickým zpracováním. Krátké vedoucí zakončené RNA jsou fúzovány k 5' konci mRNA. I v tomto případě však vedoucí RNA procházejí během transkripce čepičkou [16] .

N 7 -methyltransferáza (nebo 7-methyltransferáza) je ve všech organismech kódována samostatným genem ( v kvasinkách Abd1 ) [15] . Tento enzym katalyzuje přenos methylové skupiny z S-adenosylmethioninu na Gppp RNA za vzniku m 7 Gppp RNA.

Vztah s transkripcí

Capping během transkripce je zajištěn tím, že se odpovídající enzymy přímo vážou na fosforylovanou C-terminální doménu velké podjednotky RNA polymerázy II [17] [18] . C-terminální doména má jedinečnou evolučně konzervovanou strukturu: skládá se z opakujících se aminokyselinových motivů Tyr - Ser - Pro - Thr -Ser-Pro-Ser [15] .

Několik proteinkináz může fosforylovat aminokyselinové zbytky v C-koncové doméně. Přechod od iniciace transkripce k časné elongaci je doprovázen fosforylací Ser-5 transkripčním faktorem TFIIH [19] . Během transkripce se množství fosforylovaného Ser-5 snižuje a fosforylovaný Ser-2 začíná převažovat [15] . Poté, co je RNA polymeráza II fosforylována na Ser-5, je k transkripčnímu komplexu přidán negativní transkripční faktor DSIF ( DRB senzitivitu indukující faktor ) ,  který zase přitahuje druhý negativní regulátor NELF ( negativní elongační faktor ) . Společně tyto faktory dočasně inhibují další průchod transkripce.  

Guanyltransferázová doména savčího capping enzymu má afinitu k C-terminální doméně RNA polymerázy II, která je fosforylována na Ser-5. V kvasinkách se guanyltransferáza Ceg1 váže na RNA polymerázu, která pak rekrutuje RNA trifosfatázu Cet1 do komplexu. Navíc se guanyltransferáza váže současně na jednu z podjednotek DSIF faktoru. Vazba na fosforylovanou formu RNA polymerázy a na DSIF stimuluje katalytickou aktivitu guanyltransferázy [20] .

Popsané interakce zajišťují, že k překrytí dojde brzy po zahájení transkripce a předtím, než transkripční komplex postoupí do produktivní elongace. Předpokládá se, že fosforylovaný Ser-5 je ztracen v době, kdy transkript dosáhne délky 500 nukleotidů. Ve stejnou dobu se z transkripčního komplexu disociují i ​​capping enzymy [19] . Je důležité si uvědomit, že nejen transkripce určuje průběh cappingu, ale úspěšnost procesu cappingu ovlivňuje i další průběh transkripce (viz níže).

Funkce

Zakrytí 5' konce RNA transkriptu do značné míry určuje jeho další osud v buňce. Jsou známy následující funkce čepice:

Regulace transkripce

Řada studií naznačuje, že capping enzymy mohou hrát roli v regulaci transkripce [20] . V roce 2007 se ukázalo, že promotory mnoha eukaryotických genů neustále obsahují plně sestavený iniciační komplex , který dokáže syntetizovat krátké transkripty, ale další pohyb tohoto komplexu do genu, tedy přechod od iniciace k prodlužování transkripce, je potlačen. [21] [22] [23] . Předpokládá se, že takový systém umožňuje v případě potřeby rychle zahájit transkripci, což je důležité zejména v případě genů odpovědných za embryonální vývoj a reakci buněk na vnější vlivy. Mechanismus přepínání transkripce z "pauzy" na produktivní prodloužení je v současnosti považován za klíčový způsob kontroly transkripce. Existuje důvod se domnívat, že jedním z těchto „přepínačů“ může být capping [24] .

Podle některých údajů je pohyb transkripčního komplexu inhibován transkripčními faktory DSIF a NELF, které působí společně, a je obnoven působením pozitivního regulátoru PTEFb, který fosforyluje opakující se aminokyselinové motivy v C-terminální doméně. RNA polymeráza II v pozici Ser-2 [20] . Několik skupin výzkumníků zjistilo, že transkripce genu u kvasinek je stimulována krycími enzymy [25] [26] [27] . Ukázalo se, že účinek těchto enzymů na transkripci se nemění, i když se v důsledku mutací ukáže, že jsou katalyticky neaktivní. Tato skutečnost naznačuje, že pouhá přítomnost zakončovacích enzymů v transkripčním komplexu, a ne nutně dokonce i čepičková struktura, stimuluje pohyb transkripčního komplexu. Stimulační účinek capping enzymů na transkripci lze vysvětlit zaprvé tím, že jsou schopny vázat DSIF a vytěsňovat NELF z komplexu s ním, v důsledku čehož se inhibiční účinek DSIF na transkripci zastaví [26] . Za druhé, bylo prokázáno, že 7-methyltransferáza z kvasinky Schizosaccharomyces pombe a hlístice Caenorhabditis elegans může rekrutovat transkripční faktor PTEFb do transkripčního komplexu, který podporuje začátek pohybu komplexu do genu [28] [29]. . Kromě toho další nábor PTEFb zajišťuje proteinový komplex vázající čepici (CBC) [30] .

Zároveň se ukázalo, že k transkripci alespoň některých genů pekařských kvasnic dochází nezávisle na cappingu [20] . U kvasinek je tedy spojení čepičky a transkripce genově specifickou charakteristikou. Další výzkum může ukázat, zda je tomu tak i u jiných organismů.

Účast na spojování

Struktura čepice stimuluje sestřih pre-mRNA jak in vitro , tak in vivo a excize intronu nejblíže 5' konci transkriptu je stimulována ve větší míře [31] [32] [33] . Pozitivní účinek čepičky na sestřih je vysvětlen následovně: ihned po připojení čepičky na 5'-konec transkriptu se na ni  naváže komplex vázající čepičku (CBC ), což je důležité pro následující fáze pre- zpracování mRNA . CBC se skládá ze dvou podjednotek: cap-binding CBP20 ( anglicky  cap binding protein ) a pomocné CBP80 [34] . Komplex vázající čepičku interaguje s jednou ze složek spliceosomu , snRNP U1, a zajišťuje jeho přistání na pre-mRNA poblíž 5' konce. snRNP U1 je zodpovědný za rozpoznání 5'-konce sestřihového místa, ze kterého začíná následné sestavení spliceosomu [35] . Je třeba poznamenat, že stejně jako v případě transkripce není v současné době přesně známo, jaký podíl pre-mRNA, jejichž sestřih nezávisí na přítomnosti čepičky, v různých organismech. Ukázalo se však, že taková závislost je genově specifická u S. cerevisiae [20] .

Podílí se na zpracování 3' konce mRNA

3' konec eukaryotické mRNA se tvoří ve dvou fázích: nejprve speciální endonukleáza zavede přerušení na 3' konec mRNA a poté poly(A) polymeráza připojí polyadeninový ocas k nově vytvořenému 3' konci [36 ] . Přítomnost čepičky stimuluje endonukleolytické štěpení 3' konce mRNA v extraktech jader buněk HeLa [37] [38] . Pozitivní účinek čepice je v tomto případě realizován také prostřednictvím cap-binding complex, který se váže na složky 3'-processingového komplexu a zajišťuje jeho stabilitu [39] . Zda přítomnost uzávěru ovlivňuje účinnost polyadenylace nebylo dosud jasně stanoveno.

Role v transportu RNA

Čepice hraje důležitou roli při transportu RNA z jádra. Export mRNA se provádí za účasti komplexu transportních faktorů Mex67-Mtr2 (u kvasinek) nebo TAP-p15 (u mnohobuněčných organismů) [40] . Tento komplex však neváže mRNA přímo, ale prostřednictvím adaptorového proteinu Yra1 (u kvasinek) nebo ALY/REF (u mnohobuněčných organismů), což je jedna z podjednotek proteinového komplexu TREX. Na druhé straně je TREX rekrutován do komplexu s mRNA díky přímé interakci ALY/REF s podjednotkou CBC80 komplexu vázajícího čepičku [41] . Tento mechanismus zajišťuje připojení transportního komplexu blízko 5'-konce mRNA a odpovídající směr jejího transportu, s 5'-koncem směrem k cytoplazmě.

Malé jaderné RNA syntetizované RNA polymerázou II jsou po určitou dobu exportovány do cytoplazmy k dalšímu zrání, po kterém se vracejí zpět do jádra, aby plnily své funkce, přičemž čepička reguluje jejich transport v obou směrech. snRNA jsou exportovány za účasti transportního proteinu Crm1 , který stejně jako v případě mRNA váže specifický substrát přes adaptorový protein PHAX ( fosforylovaný adaptér pro export RNA ) [42] .  PHAX se váže na snRNA prostřednictvím své afinity ke komplexu vázajícímu čepičku. Během tvorby snRNP v cytoplazmě podléhá struktura snRNA cap dvojité methylaci za vzniku 2,2,7-trimethylguanosinové čepičky [10] . Další transportní faktor, snurportin 1, rozpoznává tuto modifikovanou čepici a umožňuje transport snRNP zpět do jádra [43] . Je pravděpodobné, že další methylace čepičky také zabraňuje opakovanému nebo náhodnému exportu RNA z jádra a/nebo jejich návratu do jádra po mitóze .

Ochrana mRNA před degradací

Přítomnost čepičky na 5' konci chrání molekuly mRNA před rychlou degradací exonukleázami dvěma způsoby [44] [1] . Za prvé, 5'-exonukleázy nemohou štěpit 5',5'-trifosfátovou vazbu spojující čepičku a mRNA. Za druhé, proteiny vázající čepičku (například eukaryotické translační iniciační faktory eIF4E-eIF4G) blokují přístup nukleáz k 5' konci mRNA [10] . Štěpení čepičky (decapping) je jedním z klíčových kroků v některých cestách degradace mRNA.

Role ve vysílání

Procesem štěpení mRNA obsahujících předčasné stop kodony (NMD) se buňka zbavuje mRNA, na kterých lze syntetizovat zkrácené a pravděpodobně neschopné proteiny. Zralá mRNA, která stále obsahuje CBC cap-vazebný komplex na 5' konci a další proteiny charakteristické pro jaderné mRNP, je rekrutována do prvního testovacího kola translace . Pokud je během translace detekována přítomnost předčasného stop kodonu, pak je taková mRNA degradována podél dráhy NMD. Pokud takový stop kodon nebyl, pak jsou proteiny vázající mRNA nahrazeny proteiny charakteristickými pro cytoplazmu (například vazba mRNA PABP2 na polyadeninový konec je nahrazena PABP1, CBC eIF4E) a mRNA se stává kompletním templátem pro translaci. [45] .

Většina eukaryotických mRNA je překládána mechanismem závislým na čepičce a pouze relativně malá část z nich je překládána mechanismem vnitřního vstupu ribozomů . Poměrně dlouhou dobu je známo, že uncapped mRNA jsou špatnými templáty pro syntézu proteinů v experimentech in vitro a že přítomnost cap stimuluje vazbu mRNA na ribozom [1] . Dosud byl popsán molekulární základ tohoto jevu. Iniciace translace závislé na čepičce zahrnuje sestavení komplexu eIF4F (eIF4E–eIF4G–eIF4A) na zakončeném 5' konci mRNA. Translační iniciační faktor eIF4E vázající se na čepičku je první, který se připojuje k mRNA , což přitahuje větší protein eIF4G do komplexu. eIF4G zase slouží jako platforma pro přistání dalších proteinů: eIF4A, eIF3 a PABP. Působení těchto a několika dalších proteinů připravuje mRNA pro inzerci 43S preiniciačního komplexu obsahujícího malou podjednotku ribozomu. Následuje skenování malou podjednotkou ribozomu 5'-nepřekládané oblasti mRNA, počínaje 5'-koncem, při hledání start kodonu a začátku syntézy proteinu [46] [47] .

Odvíčkování a převíčkování

Decapování

Čepice spolu s poly(A) ocasem zajišťuje stabilitu molekuly mRNA a odštěpení čepičky vede k její degradaci. Decapping je tedy kritickým momentem v životním cyklu mRNA a je v buňce vysoce regulován [48] .

Existuje několik možných cest pro degradaci eukaryotické mRNA [49] :

V případě degradace mRNA závislé na zkrácení poly(A) ocasu se události mohou vyvíjet podle dvou nevýlučných scénářů. Štěpení ve směru 5'→3' začíná decapováním mRNA působením decapujícího proteinového komplexu. U S. cerevisiae se tento komplex skládá ze dvou proteinů: katalytické podjednotky Dcp2 a koaktivátoru Dcp1 [en] . U vyšších eukaryot tento komplex zahrnuje třetí protein zvaný Hedls (u lidí), který zajišťuje další komunikaci mezi podjednotkami komplexu a stimuluje odvíčkování [48] . Produkty decapping reakce jsou 7-methyl- GDP a RNA s monofosfátem na 5' konci. Tento 5'-konec se stává přístupným pro Xrn1 exoribonukleázu , která degraduje mRNA ve směru 5'→3'. Proteiny zapojené do 5'→3' degradace mRNA se hojně nacházejí ve zpracovatelských tělech , která jsou považována za možné místo pro ukládání a/nebo degradaci mRNA [49] .

Destrukce mRNA ve směru 3'→5' je katalyzována velkou vícepodjednotkovou exonukleázou, exozomem . Uzavřený di- nebo oligonukleotid, který zůstane po skončení exozomu, podléhá decapkaci působením enzymu DcpS za vzniku 7-methyl-GMP. DcpS také převádí 7-methyl-GDP, který vzniká při decapování mRNA působením decappingového komplexu, na 7-methyl-GMP [10] .

Shrnutí

Bylo prokázáno, že mRNA bez čepice mohou být v cytoplazmě překryty [3] . V roce 2009 byl potvrzen návrh, že zkrácené mRNA, které se tvoří v důsledku neúplného štěpení podél dráhy NMD, procházejí 5'-terminální modifikací nerozeznatelnou od cappingu. Kromě toho byly nalezeny cytoplazmatické enzymy, které tvoří jeden komplex a zajišťují sekvenční přidání β-fosfátu a GMP k monofosfátu na 5'-konci zkrácené RNA. V důsledku těchto dvou reakcí se vytvoří struktura GpppN [50] . Přestože je 7-methyltransferáza přítomna v cytoplazmě, není součástí cytoplazmatického krycího komplexu. Jak přesně dochází k methylaci čepičky během cytoplazmatické čepičky, není v současné době známo [3] a také není známo, jaký biologický význam může mít převíčkování.

Omezení virů

Viry využívají k reprodukci buněčný syntetický aparát a pro jejich přežití je nezbytná účinná translace virových mRNA. V eukaryotických buňkách mohou být stabilní a translatované pouze mRNA s čepičkou. Naopak nezavíčkované mRNA jsou rychle degradovány a mohou způsobit aktivaci antivirové obrany buňky. Společná evoluce virů a jejich hostitelů vedla u virů ke vzniku různých mechanismů k překonání tohoto problému [9] :

Některé viry obcházejí problém překrytí pomocí IRES struktur nebo kovalentně spojených ochranných proteinů na 5' koncích jejich mRNA [9] .

Strop v evoluci

RNA capping je fenomén jedinečný pro eukaryota a jejich viry. Protože čepice je charakteristická pro všechna žijící eukaryota, má se za to, že čepička byla přítomna u jejich posledního společného předka [16] .

Bylo identifikováno několik možných příčin uzavíracího mechanismu. Za prvé je to ztráta sekvencí Shine-Dalgarno jako způsob identifikace mRNA pomocí ribozomů. Bakteriální mRNA obsahují specifickou 8-nukleotidovou sekvenci na 5' konci, která se komplementárně páruje s oblastí 16S rRNA pro zahájení translace. Eukaryota používají čepičku jako jedinečnou vlastnost mRNA, vazba eIF4E na čepičku představuje jednu z prvních událostí při iniciaci translace. Na druhou stranu analýza genomu některých archaea (prokaryotických mikroorganismů, pravděpodobně pocházejících ze společného předka s eukaryoty) také odhalila absenci Shine-Dalgarnových sekvencí, alespoň v některých mRNA. Zatímco u archaea nebyly nalezeny žádné homology eukaryotických čepiček , může to naznačovat, že archaea vyvinula ještě další, dosud neznámý, mechanismus iniciace translace [16] .

Druhým možným důvodem pro výskyt čepice může být výskyt 5'-exoribonukleáz v eukaryotech, které dosud nebyly nalezeny ani v bakteriích, ani v archaea. Předpokládá se, že 5'-exoribonukleázy a mechanismus čepice by se mohly společně vyvinout jako prostředek primitivní ochrany eukaryotických buněk před viry [16] .

Srovnávací analýza krycího aparátu eukaryot nám umožňuje učinit předpoklady o jejich fylogenezi . Zejména byla vyslovena hypotéza, že poslední společný předek mnohobuněčných živočichů a rostlin existoval později než poslední společný předek mnohobuněčných živočichů a hub [51] . To je v rozporu s údaji srovnávací analýzy rRNA , která přibližuje mnohobuněčné živočichy blíže houbám než rostlinám [16] .

Čepice a imunita

Dlouhodobá koevoluce eukaryot a jejich virů vedla k vývoji mechanismů pro nespecifické rozpoznání přítomnosti virů vrozeným imunitním systémem savců. Membránové receptory imunitních buněk TLR7 a TLR8 reagují na výskyt jednořetězcových RNA nesoucích 5'-trifosfát nebo cap 0 v těle [52] . Cytoplazmatické receptory RIG-I a MDA5 rozpoznávají RNA s trifosfátem na 5' konci a jednovláknové nebo dvouvláknové RNA s čepičkou 0 nebo protein typu VPg na 5' konci [53] [54] . Současně působí 2'-O-methylace ribózy ve struktuře čepice jako kritérium pro diferenciaci „vlastního nepřítele“ buňkami imunitního systému. Receptory, které se vážou na jejich ligandy, předávají signál dalším molekulám, což nakonec vede k aktivaci antivirové obrany těla. Experimenty na laboratorních myších ukázaly, že mutantní forma koronaviru , která není schopna 2'-O-methylace ribózy, vyvolává silnější antivirovou odpověď a reprodukuje se méně efektivně [54] .

Význam pro medicínu

Mnoho patogenů a virů kóduje své vlastní capping enzymy, a ačkoli kryt, který syntetizují, může být shodný s lidským, tyto enzymy se mohou značně lišit ve složení podjednotek a katalytické aktivitě. To je základ pro myšlenku vývoje léků zaměřených na zakrytí enzymů patogenních mikroorganismů. Například jedním z mechanismů účinku antivirového léčiva ribavirinu je kromě inhibice replikace RNA narušení překrytí virové mRNA. Jako analog guanosinu je ribavirin v buňce trifosforylován a přenesen na 5' konec virové mRNA virovou guanyltransferázou. Nicméně virová guanyl-7-methyltransferáza neefektivně metyluje ribavirinem zakončené RNA. V důsledku toho jsou syntetizovány „pseudo-capped“ mRNA, které jsou v buňce stabilní, ale prakticky se nepřekládají do virových proteinů [55] [56] .

Poznámky

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Banerjee AK 5'-terminální čepičková struktura v eukaryotických messengerových ribonukleových kyselinách  (neopr.)  // Microbiol Rev .. - 1980. - T. 44 . - S. 175-205 . — PMID 6247631 .
  2. Belasco JG Všechno musí projít: kontrasty a společné rysy v rozpadu eukaryotické a bakteriální mRNA  // Nat Rev Mol Cell Biol  : journal  . - 2010. - Sv. 11 , č. 7 . - str. 467-478 . doi : 10.1038 / nrm2917 . — PMID 20520623 .
  3. 1 2 3 Schoenberg DR, Maquat LE Re-capping the message  (neopr.)  // Trends Biochem Sci .. - 2009. - V. 34 . - S. 435-442 . — PMID 19729311 .
  4. 1 2 3 Furuichi Y., Shatkin AJ Očkování virové a buněčné mRNA: minulost a vyhlídky  //  Adv Virus Res. : deník. - 2000. - Sv. 55 . - S. 135-184 . — PMID 11050942 .
  5. Furuichi Y. "Methylation-coupled" transkripce virem asociovanou transkriptázou viru cytoplazmatické polyedrózy obsahující dvouřetězcovou RNA  // Nucleic Acids Res  . : deník. - 1974. - Sv. 1 , ne. 6 . - S. 809-822 . — PMID 10793759 .
  6. Rottman F., Shatkin AJ, Perry RP Sekvence obsahující methylované nukleotidy na 5' konci messengerových RNA: možné důsledky pro zpracování  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1974. - Sv. 3 , ne. 3 . - str. 197-199 . — PMID 4373171 .
  7. Furuichi Y., Morgan M., Shatkin AJ, Jelinek W., Salditt-Georgieff M., Darnell JE Methylated  , blokováno 5 konců v mRNA buňky HeLa  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal . - 1975. - Sv. 72 , č. 5 . - S. 1904-1908 . — PMID 1057180 .
  8. Reddy R., Ro-Choi TS, Henning D., Busch H. Primární sekvence jaderné ribonukleové kyseliny U-1 z buněk ascitu hepatomu Novikoff  // J Biol Chem  .  : deník. - 1974. - Sv. 249 , č.p. 20 . - S. 6486-6494 . — PMID 4370679 .
  9. 1 2 3 Decroly E., Ferron F., Lescar J., Canard B. Konvenční a nekonvenční mechanismy pro překrytí virové mRNA. (anglicky)  // Nat Rev Microbiol. : deník. - 2011. - Sv. 10 . - str. 51-65 . - doi : 10.1038/nrmicro2675 . — PMID 22138959 .
  10. 1 2 3 4 5 6 Cougot N., van Dijk E., Babajko S., Séraphin B. 'Cap-tabolism'  (anglicky)  // Trends Biochem. sci. : deník. - 2004. - Sv. 29 , č. 8 . - str. 436-444 . - doi : 10.1016/j.tibs.2004.06.008 . — PMID 15362228 .
  11. 1 2 Perry KL, Watkins KP, Agabian N. Trypanozomové mRNA mají neobvyklé struktury „cap 4“ získané přidáním sestřihnutého vůdce  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1987. - Sv. 84 . - S. 8190-8194 . — PMID 3120186 .
  12. Marcotrigiano J., Gingras AC, Sonenberg N., Burley SK Kokrystalická struktura 5' cap-binding proteinu RNA messenger (eIF4E) vázaného na 7-methyl-GDP. (anglicky)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1997. - Vol. 89 . - S. 951-961 . - doi : 10.1016/S0092-8674(00)80280-9 . — PMID 9200613 .
  13. Rasmussen EB, Lis JT Transkripční pauza in vivo a tvorba čepice na třech genech tepelného šoku Drosophila  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1993. - Sv. 90 . - str. 7923-7927 . — PMID 8367444 .
  14. Shuman S. Struktura, mechanismus a evoluce uzavíracího aparátu mRNA  //  Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. : deník. - 2001. - Sv. 66 . - str. 1-40 . — PMID 11051760 .
  15. 1 2 3 4 Gu M., Lima CD Zpracování zprávy: strukturální vhledy do capping a decapping mRNA  //  Curr Opin Struct Biol. : deník. - 2005. - Sv. 15 . - str. 99-106 . — PMID 15718140 .
  16. 1 2 3 4 5 6 Shuman S. Co nám překrývání RNA říká o eukaryotické evoluci  //  Nat Rev Mol Cell Biol. : deník. - 2002. - Sv. 3 , ne. 8 . - S. 619-625 . — PMID 12154373 .
  17. Cho EJ, Takagi T., Moore ČR, Buratowski S. mRNA capping enzym je rekrutován do transkripčního komplexu fosforylací karboxy-terminální domény RNA polymerázy II  // Genes Dev  .  : deník. - 1997. - Sv. 11 . - str. 3319-3326 . - doi : 10.1101/gad.11.24.3319 . — PMID 9407025 .
  18. McCracken S., Fong N., Rosonina E., Yankulov K., Brothers G., Siderovski D., Hessel A., Foster S., Shuman S., Bentley DL 5'-Capping enzymy jsou zaměřeny na pre-mRNA vazbou na fosforylovanou karboxy-terminální doménu RNA polymerázy II  // Genes Dev  .  : deník. - 1997. - Sv. 11 . - str. 3306-3318 . - doi : 10.1101/gad.11.24.3306 . — PMID 9407024 .
  19. 1 2 Hocine S., Singer RH, Grünwald D. Zpracování a export RNA  (neurčeno)  // Cold Spring Harb Perspect Biol .. - 2010. - V. 2 . - S. a000752 . - doi : 10.1101/cshperspect.a000752 . — PMID 20961978 .
  20. 1 2 3 4 5 Cowling VH Regulace metylace čepičky mRNA   // Biochem . J. : deník. - 2010. - Sv. 425 , č.p. 2 . - S. 295-302 . - doi : 10.1042/BJ20091352 . — PMID 20025612 .
  21. Guenther MG, Levine SS, Boyer LA, Jaenisch R., Young RA Mezník chromatinu a iniciace transkripce u většiny promotorů v lidských buňkách  // Cell  :  journal. - Cell Press , 2007. - Vol. 130 , č. 1 . - str. 77-88 . - doi : 10.1016/j.cell.2007.05.042 . — PMID 17632057 .
  22. Muse GW, Gilchrist DA, Nechaev S., Shah R., Parker JS, Grissom SF, Zeitlinger J., Adelman K. RNA polymeráza je připravena pro aktivaci napříč genomem   // Nat . Genet.  : deník. - 2007. - Sv. 39 , č. 12 . - S. 1507-1511 . - doi : 10.1038/ng.21.2007 . — PMID 17994021 .
  23. Zeitlinger J., Stark A., Kellis M. , Hong JW, Nechaev S., Adelman K., Levine M., Young RA RNA polymerase stalling at developmental control genes in the Drosophila melanogaster embryo   // Nat . Genet.  : deník. - 2007. - Sv. 39 , č. 12 . - S. 1512-1516 . - doi : 10.1038/ng.2007.26 . — PMID 17994019 .
  24. Moore MJ, Proudfoot NJ Zpracování pre-mRNA sahá zpět k transkripci a dopředu k překladu  // Cell  :  journal. - Cell Press , 2009. - Vol. 136 , č. 4 . - S. 688-700 . - doi : 10.1016/j.cell.2009.02.001 . — PMID 19239889 .
  25. Kim HJ, Jeong SH, Heo JH, Jeong SJ, Kim ST, Youn HD, Han JW, Lee HW, Cho EJ mRNA capping enzymová aktivita je spojena s časnou transkripční elongací   // Mol . buňka. Biol. : deník. - 2004. - Sv. 24 , č. 14 . - S. 6184-6193 . - doi : 10.1128/MCB.24.14.6184-6193.2004 . — PMID 15226422 .
  26. 1 2 Mandal SS, Chu C., Wada T., Handa H., Shatkin AJ, Reinberg D. Funkční interakce RNA-capping enzymu s faktory, které pozitivně a negativně regulují únik promotoru RNA polymerázou   II // Proceedings of the National Akademie věd Spojených států amerických  : časopis. - 2004. - Sv. 101 , č. 20 . - str. 7572-7577 . - doi : 10.1073/pnas.0401493101 . — PMID 15136722 .
  27. Schroeder SC, Zorio DA, Schwer B., Shuman S., Bentley D. Funkce kvasinkové mRNA cap metyltransferázy, Abd1, v transkripci RNA polymerázou II   // Mol . buňka : deník. - 2004. - Sv. 13 , č. 3 . - str. 377-387 . - doi : 10.1016/S1097-2765(04)00007-3 . — PMID 14967145 .
  28. Guiguen A., Soutourina J., Dewez M., Tafforeau L., Dieu M., Raes M., Vandenhaute J., Werner M., Hermand D. Nábor P-TEFb (Cdk9-Pch1) na chromatin cap-methyl transferáza Pcm1 ve štěpných kvasinkách  // EMBO  J. : deník. - 2007. - Sv. 26 , č. 6 . - S. 1552-1559 . - doi : 10.1038/sj.emboj.7601627 . — PMID 17332744 .
  29. Takagi T., Walker AK, Sawa C., Diehn F., Takase Y., Blackwell TK, Buratowski S. The Caenorhabditis elegans mRNA 5'-capping enzyme. Charakterizace in vitro a in vivo  //  J. Biol. Chem.  : deník. - 2003. - Sv. 278 , č.p. 16 . - S. 14174-14184 . - doi : 10.1074/jbc.M212101200 . — PMID 12576476 .
  30. Lenasi T., Peterlin BM, Barboric M. Cap-binding protein complex spojuje pre-mRNA capping s transkripční elongací a alternativním sestřihem prostřednictvím pozitivního transkripčního elongačního faktoru b (P-TEFb  )  // J. Biol. Chem.  : deník. - 2011. - Sv. 286 , č.p. 26 . - S. 22758-22768 . - doi : 10.1074/jbc.M111.235077 . — PMID 21536667 .
  31. Konarska MM, Padgett RA, Sharp PA Rozpoznání struktury čepice při sestřihu in vitro prekurzorů mRNA  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1984. - Sv. 38 , č. 3 . - str. 731-736 . - doi : 10.1016/0092-8674(84)90268-X . — PMID 6567484 .
  32. Edery I., Sonenberg N. Cap-dependentní sestřih RNA v jaderném extraktu HeLa  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1985. - Sv. 82 , č. 22 . - str. 7590-7594 . — PMID 3865180 .
  33. Ohno M., Sakamoto H., Shimura Y. Preferenční excize 5' proximálního intronu z prekurzorů mRNA se dvěma introny zprostředkovaná strukturou čepice  //  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1987. - Sv. 84 , č. 15 . - S. 5187-5191 . — PMID 2440046 .
  34. Topisirovic I., Svitkin YV, Sonenberg N., Shatkin AJ Cap and cap-binding proteins in control of gen expression  //  Wiley Interdiscip Rev RNA : journal. - 2011. - Sv. 2 , ne. 2 . - str. 277-298 . - doi : 10.1002/wrna.52 . — PMID 21957010 .
  35. Lewis JD, Izaurralde E., Jarmolowski A., McGuigan C., Mattaj IW Jaderný komplex vázající čepičku usnadňuje asociaci U1 snRNP s proximálním 5' sestřihovým místem čepičky  // Genes Dev  .  : deník. - 1996. - Sv. 10 , č. 13 . - S. 1683-1698 . - doi : 10.1101/gad.10.13.1683 . — PMID 8682298 .
  36. Lewis JD, Izaurralde E. Role struktury čepice při zpracování RNA a jaderném exportu   // Eur . J Biochem. : deník. - 1997. - Sv. 247 , č.p. 2 . - str. 461-469 . - doi : 10.1111/j.1432-1033.1997.00461.x . — PMID 9266685 .
  37. Hart RP, McDevitt MA, Nevins JR Štěpení místa poly(A) v jaderném extraktu HeLa je závislé na následných sekvencích  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1985. - Sv. 43 , č. 3 Pt 2 . - str. 677-683 . - doi : 10.1016/0092-8674(85)90240-5 . — PMID 2866847 . Archivováno z originálu 4. července 2013.
  38. Cooke C., Alwine JC Čepice a 3' sestřihové místo podobně ovlivňují účinnost polyadenylace   // Mol . buňka. Biol. : deník. - 1996. - Sv. 16 , č. 6 . - S. 2579-2584 . — PMID 8649365 .
  39. Flaherty SM, Fortes P., Izaurralde E., Mattaj IW, Gilmartin GM  Účast nukleárního čepičkového vazebného komplexu na pre-mRNA 3' zpracování  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1997. - Sv. 94 , č. 22 . - S. 11893-11898 . — PMID 9342333 .
  40. Köhler A., ​​​​Hurt E. Export RNA z jádra do cytoplazmy   // Nat . Rev. Mol. Buněčný biol.  : deník. - 2007. - Sv. 8 , č. 10 . - str. 761-773 . - doi : 10.1038/nrm2255 . — PMID 17786152 .
  41. Cheng H., Dufu K., Lee CS, Hsu JL, Dias A., Reed R. Stroj na export lidské mRNA rekrutovaný na 5' konec mRNA  // Cell  :  journal. - Cell Press , 2006. - Vol. 127 , č. 7 . - S. 1389-1400 . - doi : 10.1016/j.cell.2006.10.044 . — PMID 17190602 .
  42. Ohno M., Segref A., Bachi A., Wilm M., Mattaj IW PHAX, mediátor jaderného exportu U snRNA, jehož aktivita je regulována fosforylací  // Cell  :  journal. - Cell Press , 2000. - Vol. 101 , č. 2 . - str. 187-198 . - doi : 10.1016/S0092-8674(00)80829-6 . — PMID 10786834 .
  43. Huber J., Cronshagen U., Kadokura M., Marshallsay C., Wada T., Sekine M., Lührmann R.  Snurportin1 , jaderný importní receptor specifický pro m3G-cap s novou doménovou strukturou  // EMBO J. : deník. - 1998. - Sv. 17 , č. 14 . - str. 4114-4126 . - doi : 10.1093/emboj/17.14.4114 . — PMID 9670026 .
  44. Murthy KG, Park P., Manley JL Exoribonukleáza citlivá na jaderné mikrokoky, závislá na ATP, degraduje nezakryté, ale nezakryté RNA substráty  // Nucleic Acids Res  . : deník. - 1991. - Sv. 19 , č. 10 . - str. 2685-2692 . — PMID 1710342 .
  45. Maquat LE Rozpad mRNA zprostředkovaný nesmyslem: sestřih, translace a dynamika mRNP   // Nat . Rev. Mol. Buněčný biol.  : deník. - 2004. - Sv. 5 , č. 2 . - str. 89-99 . - doi : 10.1038/nrm1310 . — PMID 15040442 .
  46. Jackson RJ, Hellen CU, Pestova TV Mechanismus iniciace eukaryotické translace a principy její regulace   // Nat . Rev. Mol. Buněčný biol.  : deník. - 2010. - Sv. 11 , č. 2 . - str. 113-127 . - doi : 10.1038/nrm2838 . — PMID 20094052 .
  47. Sonenberg N., Hinnebusch AG Regulace iniciace translace u eukaryot: mechanismy a biologické cíle  (anglicky)  // Cell  : journal. - Cell Press , 2009. - Vol. 136 , č. 4 . - str. 731-745 . - doi : 10.1016/j.cell.2009.01.042 . — PMID 19239892 .
  48. 1 2 Ling SH, Qamra R., Song H. Strukturální a funkční pohledy na decapping eukaryotické mRNA  //  Wiley Interdiscip Rev RNA : journal. - 2011. - Sv. 2 , ne. 2 . - S. 193-208 . - doi : 10.1002/wrna.44 . — PMID 21957006 .
  49. 1 2 Garneau NL, Wilusz J., Wilusz CJ Dálnice a cesty rozpadu mRNA   // Nat . Rev. Mol. Buněčný biol.  : deník. - 2007. - Sv. 8 , č. 2 . - S. 113-126 . - doi : 10.1038/nrm2104 . — PMID 17245413 .
  50. Otsuka Y., Kedersha NL, Schoenberg DR Identifikace cytoplazmatického komplexu, který přidává čepičku na 5'-monofosfátovou RNA   // Mol . buňka. Biol. : deník. - 2009. - Sv. 29 , č. 8 . - S. 2155-2167 . - doi : 10.1128/MCB.01325-08 . — PMID 19223470 .
  51. Ho CK, Shuman S. Zařízení pro uzavírání mRNA podobné kvasinkám v Plasmodium falciparum   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2001. - Sv. 98 , č. 6 . - S. 3050-3055 . doi : 10.1038 / nrm2917 . — PMID 11248030 .
  52. Diebold SS, Kaisho T., Hemmi H., Akira S., Reis e Sousa C. Vrozené antivirové odpovědi prostřednictvím rozpoznávání jednovláknové RNA zprostředkované TLR7  //  Science : journal. - 2004. - Sv. 303 , č.p. 5663 . - S. 1529-1531 . - doi : 10.1126/science.1093616 . — PMID 1497626 .
  53. Pichlmair A., ​​​​Schulz O., Tan CP, Näslund TI, Liljeström P., Weber F., Reis e Sousa C. RIG-I-zprostředkované antivirové odpovědi na jednovláknovou RNA nesoucí 5'-   fosfáty / - 2006. - Sv. 314 , č.p. 5801 . - S. 997-1001 . — PMID 17038589 .
  54. 1 2 Züst R., Cervantes-Barragan L., Habjan M., Maier R., Neuman BW, Ziebuhr J., Szretter KJ, Baker SC, Barchet W., Diamond MS, Siddell SG, Ludewig B., Thiel V Ribóza 2'-O-methylace poskytuje molekulární podpis pro rozlišení vlastní a cizí mRNA v závislosti na RNA senzoru Mda5  // Nat Immunol  :  journal . - 2011. - Sv. 12 , č. 2 . - str. 137-143 . - doi : 10.1038/ni.1979 . — PMID 21217758 .
  55. Issur M., Picard-Jean F., Bisaillon M. The RNA capping mechanism as an anti-infective target  //  Wiley Interdiscip Rev RNA : journal. - 2011. - Sv. 2 , ne. 2 . - S. 184-192 . - doi : 10.1002/wrna.43 . — PMID 21957005 .
  56. Ferron F., Decroly E., Selisko B., Canard B. The viral RNA capping machine as target for  antivirals //  Antiviral Res : deník. - 2013. - Sv. 96 , č. 1 . - str. 21-31 . - doi : 10.1016/j.antiviral.2012.07.007 . — PMID 22841701 .

Literatura

Odkazy