Процессинг

Образующиеся в результате транскрипции первичные РНК – транскрипты часто не являются функционально – активными РНК. Процесс пространственной модификации первичных транскриптонов РНК называется процессингом и он различен у про- и эукариот. Процессинг у прокариот необходим для образования зрелых рРНК и тРНК. Он заключается в вырезании спейсеров, отделяющих друг от друга гены разных видов тРНК и рРНК. иРНК бактерии может содержать информацию о структуре нескольких белков и использоваться для трансляции еще до оканчания транскрипции, т.е. процессы трансляции и транскрипции у них сопряжены. У эукариот процессинг происходит в ядре и заключается в вырезании интронов и сплайсинге (сшивании) экзонов.

С по­мощью специальных ферментов вырезаются интроны - неин­формативные участки. Размеры интронов колеб­лются от 100 до 10 000 пар нуклеотидов и более. Установлено, что большую часть этих нуклеотидных последовательностей можно искусственно изменять без каких-либо последствий для дальнейших функций гена. Однако, как уста­новлено, на концах интронов на 5' и 3' есть по несколько нуклеотидов, которые нельзя изменить. Эти ко­роткие пограничные нуклеотидные последовательности, оди­наковые у всех интронов. Типичные мутации в этих последовательностях ведут к нарушению сплайсинга и прекращению синтеза соответствующих белков, т.е. нарушению признака.

В результате процессинга длинные молекулы первичного транскрипта иРНК теряют до 1/3 своей длины, а тРНК до 2/3 (рис.32). Интроны содержаться у эукариот во всех типах РНК и каждый тип интронов имеет определенный механизм сплайсинга.

В сплайсинге иРНК, как показали последние данные, играют важную роль малые ядерные рибонуклеопротеиды – мяРНП, которые состоят из мяРНК и белков. мяРНП состоит из одной мяРНК и примерно 10 белков. Они образуют сплайсосомы, играющие важную роль в узнавании границ интронов. Проблема распознавания границ интронов очень важна, если ферменты сработают неточно, это приведет к образованию измененной иРНК (рис.33). В таких случаях говорят о «сдвиге рамки считывания».

Рис.32. Образование зрелой и-РНК в результате процессинга (2 – экзоны, 3 – интроны). (Б. Альбертс и др., 1994, т.3, с. 162)

Рис. 33. А – первичный транскрипт РНК. Состоит из 3 экзонов; Б – мутация. Приводящая к удлинению экзона; В – мутация, приводящая к появлению нового экзона. Мутантные области обозначены стрелками. Темные участки – экзоны, светлые – интроны; заштрихованные участки – новые последовательности нуклеотидов, которые включаются в зрелую иРНК; линиями соединены экзоны(А.С.Коничев, Г. А. Севастьянова, 2005, с. 294. иниями соединены экзоныидов, которые включаются в зрелую иРНКной РНК)

При ревматизме, красной системной волчанке (аутоиммунных заболеваниях) у больных обнаружены антитела против мяРНК, что приводит к нарушению сплайсинга. Образуются более длинные молекулы белков соединительной ткани, а чем больше белок, тем легче на него вырабатываются антитела.

Нарушение сплайсинга наблюдается и у больных талассемией (у больных резкое падение уровня Нв, недостаточность продуктов β-глобинов). За счет нарушения сайта сплайсинга в ДНК либо его модернизации неправильно узнаются границы интронов, что приводит к образованию измененной иРНК, а следовательно белка и признака. При талассемии возникает мутация в первом интроне.