Регуляция экспрессии генов на уровне процессинга рнк

1) Первым этапом этого уровня регуляции является созревание мРНК, ее процессинг, осуществляемый посредством сплайсинга. В процессинге, помимо про-мРНК участвуют соответствующие ферменты (рестриктазы, метилазы, ферменты полиаденилирования и "кэпирования"), а также так называемые информоферные белки, образующие ядерные рибонуклеопротеидные (РНП) комплексы (ядерные информосомы), описанные Г.П.Георгиевым и О.П.Самариной. Белковый состав информофер достаточно сложен; более 60% составляют белки, характеризующиеся высоким содержанием глицина и аналога аргинина. От этих белков зависит упаковка РНП-частиц.

2) На втором этапе "зрелая" мРНК стабилизируется. Избирательная стабилизация такой мРНК, выход ее из пула гетерогенной ядерной РНК включает присоединение поли-А-фрагментов (полиаденилирование). От длины полиаденилового "хвоста" зависит продолжительность жизни мРНК и ее трансляции в цитоплазме. Дифференциальная стабильность мРНК может быть одним из механизмов дифференцировки, поскольку различия в стабильности молекул мРНК отражаются на интенсивности синтеза соответствующих белков.

3) На третьем этапе мРНК транспортируется из ядра в цитоплазму. Регуляция синтеза белка на данном этапе может проявляться в большей или меньшей задержке выхода всех видов мРНК из ядра в цитоплазму, в дифференциальной задержке выхода отдельных видов мРНК и, наконец, в селекции РНК, т.е. выходе одних видов мРНК и деградации других видов в ядре. В частности, гистоновая мРНК обнаруживается в цитоплазме очень быстро по срав­нению с другими фракциями.

мРНК не является первичным продуктом транскрипции. Существует ядерная РНК (яРНК), которая по размерам намного больше, чем мРНК, и которая характеризуется существенно более коротким временем полужизни, чем цитоплазматические мРНК. Из-за большого разнообразия в размерах эти молекулы были названы гетерогенной ядерной РНК (гяРНК). Молекулы гяРНК имеют длину приблизительно 5—19-10³ нуклеотидов, тогда как размеры мРНК составляют обычно 2х10³ оснований, и распадаются с периодом полужизни, измеряемым минутами вместо часов.

Образование альтернативных белков на одном гене: дифференциальный процессинг рнк в иммунной системе

Дифференциальный процессинг РНК оказался чрезвычайно важным для образования ряда специфических белков. Наиболее хорошо изученные случаи относятся к образованию различных иммуноглобулинов (антител) в ходе дифференцировки В-лимфоцитов. Экспрессия генов, кодирующих антитела, в процессе развития лимфоцитов и их ответ на антиген включают в себя многочисленные события, связанные с селекцией и перестройкой генных сегментов. Эти селекция и перестройка осуществляются преимущественно на уровне ДНК. Но некоторые аспекты регуляции экспрессии генов антител проявляются на уровне процессинга РНК.

В процессе своего развития В-лимфоцит, прежде чем он станет клеткой, секретирующей антитела, синтезирует пробные антитела, которые могут секретироваться и встраиваться в плазматическую мембрану. Здесь они функционируют как рецепторы антигена. Поверхностные иммуноглобулины могут принадлежать к классам IgM или IgD в зависимости от стадии развития лимфоцита и от того, контактировал ли он с антигеном того типа, с которым реагируют его антитела. Вначале поверхностные иммуноглобулины относятся к классу IgM; после первой стимуляции антигеном они могут быть одновременно IgM и IgD; впоследствии на клеточной поверхности могут присутствовать только IgD. Но «вариабельная» (антигенсвязывающая) часть иммуноглобулина остается неизменной на протяжении всей жизни конкретного лимфоцита и его дочерних клеток. При этом, как было показано Маки и др. (Maki et al., 1981), переключение с IgM на IgD происходит на уровне процессинга РНК. Синтезируется единый РНК-транскрипт, который содержит экзоны, кодирующие вариабельную (антигенсвязывающую) область и константные области мю (IgM) и дельта (IgD), разделенные разнообразными нитронами. Что будет кодировать мРНК, выходящая в цитоплазму,- IgM или IgD, зависит от того, какой из двух альтернативных механизмов сплайсинга используется. Если вырезаются и отбрасываются дельта-экзоны, то будут образовываться IgM. Если при сплайсинге удаляются мю-экзоны, тогда будут синтезироваться IgD. В течение переходного периода, когда используются оба механизма сплайсинга, продуцируются иммуноглобулины обоих классов (рис. 13.10). Выбор между синтезом IgM или IgD не является единственной функцией д ифференциального процессинга РНК. Назначение этих белков - будут ли они встроены в плазматическую мембрану или будут секретированы - решается аналогичным образом.