Preribosomalt RNA

Preribosomalt RNA (pre-rRNA) är prekursorn till moget ribosomalt RNA ( rRNA ), som är en komponent i ribosomer . Pre-rRNA transkriberas först från ribosomalt DNA (rDNA), klyvs sedan och bearbetas till moget rRNA.

Översikt

Under eller omedelbart efter transkription av pre-rRNA från rDNA i nukleolen , modifieras den ribosomala RNA-prekursorn (pre-rRNA) och associeras med några få ribosomala proteiner. Små nukleolära RNA ( snoRNA ) dikterar modifieringarna genom basparning med målställen i eukaryot pre-rRNA och kan också spela en roll vid pre-rRNA-veckning. Pre-rRNA innehåller externa transkriberade spacers (5'-ETS, 3'-ETS) i båda ändar såväl som interna transkriberade spacers (ITS1, ITS2). Klyvningar vid ställena A' och TI tar bort 5'-ETS respektive 3'-ETS. Klyvningar vid ställena A0, 1 och 2 ger upphov till 18S rRNA. Ställe 3-klyvning kan äga rum före eller efter klyvning vid ställena A0, 1 och 2 och kan vara ansvarig för kopplingen mellan 18S och 28S rRNA-bearbetningsvägar. De sista stegen av rRNA-bearbetning kräver klyvningar vid 3, 4', 4 och 5 för att generera moget 5.8S och 28S rRNA .

Ändringar

Forskning tyder på att antingen samtidigt med eller omedelbart efter syntes av pre-rRNA, görs interna modifieringar i regioner i rRNA-komponenterna, 18S, 5.8S och 28S , som varierar beroende på celltyp. Xenopus pre-rRNA-modifieringar inkluderar tio basmetyleringar, 105 2'-O-metyleringar av ribos och cirka 100 pseudouridiner medan jäst-rRNA bara har hälften av dessa modifieringar. Litet nukleolärt RNA baspar med pre-rRNA och bestämmer platsen för modifieringar. Enskilda snoRNA-familjer utför olika modifieringar. Box C/D snoRNA styr bildandet av 2'-O-Me, medan Box H/ACA snoRNA styr pseudouridinbildningen. Man tror att basparningen av snoRNA till pre-rRNA fungerar som en ledsagare vid veckningen av moget rRNA.

Ribosomala proteiner

Pre-rRNA omfattar tre huvudstorlekar; 37S (jäst), 40S (Xenopus) och 45S (däggdjur). I en serie steg samlas nästan 80 ribosomala proteiner med pre-rRNA. Under transkription av pre-rRNA associeras tidiga ribosomala bindande proteiner. Man tror att denna 30S RNP som innehåller 45S pre-rRNA är prekursorn för 80S RNP, som i sin tur är prekursorn till 55S RNP. 55S RNP utgör ~75% av den nukleolära populationen av pre-ribosomer.

Ribosomal RNA-bearbetning

För att bilda moget rRNA 18S, 5.8S och 28S måste pre-rRNA 40S (Xenopus) och 45S (däggdjur) gå igenom en serie klyvningar för att ta bort de externa och interna distanserna (ETS/ITS). Detta kan göras på en av två vägar. Väg 1 börjar med klyvning vid plats 3, som separerar de 5.8S- och 28S-rRNA-kodande regionerna i 32S-pre-RNA från den 18S-rRNA-kodande regionen i 20S-pre-rRNA. Bana 2 klyver vid ställena A0, 1 och 2 initialt, innan den klyver vid ställe 3.

U3 snoRNA

U3 snoRNA, det vanligaste snoRNA som krävs för rRNA-bearbetning, påverkar den valda vägen. Det associeras med pre-rRNA genom protein-protein-interaktioner såväl som basparning. För att tillåta U3 att fungera korrekt krävs basparning mellan 3'-gångjärnsregionen av U3 och komplementära sekvenser i 5'-ETS. Parning mellan 5'-gångjärnet på U3 och 5'-ETS kan dock förekomma men är inte nödvändigt för funktion. Nukleolin, ett rikligt fosfoprotein, binder till pre-rRNA direkt efter transkription och underlättar basparningen mellan U3 snoRNA gångjärnen och ETS.

Plats A' och T1 klyvning

Området där 5'-ETS är tvärbundet till U3 är känt som plats A' och klyvs ibland i en primär bearbetningshändelse i däggdjurs pre-rRNA. Klyvningen av detta ställe är beroende av U3, U14, E1 och E3 snoRNA, och även om denna klyvning inte är en förutsättning för bearbetning av pre-rRNA, är dockningen av snoRNP avgörande för 18S rRNA produktion. Kort efter A'-klyvningen klyvs 3'-ETS vid ställe T1 av U8 snoRNA.

Plats A0, 1 och 2 klyvning

Efterföljande klyvning vid ställena A0, 1 och 2 kräver U3 snoRNA, U14 snoRNA snR30 och snR10 i jäst samt U22 snoRNA i Xenopus. Klyvningen av dessa ställen koordineras för att resultera i ett mogen 18S rRNA. A0-klyvning kräver ruta A med U3 snoRNA. Om ruta A av U3 är muterad, hämmas A0-klyvning och medan 20S pre-rRNA ackumuleras bearbetas det inte till 19S rRNA och klyvning på platser och 2 hämmas också, vilket tyder på att klyvning vid A0 föregår den på plats 1 och 2. Mekanismen för klyvningen av plats 1 är ännu inte känd, men positionen för U3 Box A nära plats 1 hjälper till att bevisa att Box A återigen behövs för plats A1-klyvning. Emellertid kräver plats 2 3'-änden av BoxA' och U3 snoRNA för klyvning. När plats 2 väl har klyvts frigörs 18S rRNA från pre-rRNA.

Plats 3 klyvning

Medan U3 snoRNA krävs för 18S rRNA-bildning krävs U8 snoRNA för 5.8S och 28S rRNA-bildning. Klyvningen sker på plats 3, som är nära slutet av ITS1 och bildar därefter 32S pre-rRNA, en långlivad mellanprodukt. Klyvning vid plats 4', inom ITS2, producerar en prekursor av 5.8S RNA som är längre i sin 3'-ände. För att trimma 3'-änden måste klyvning ske vid ställena 4 och 5. Det antas att ställe 3 kan fungera som en länk mellan 18S och 28S rRNA-bearbetningsvägar i högre organismer.

Olika typer

Pre-rRNA i alla biologiska riken visar likheter och skillnader. Eubakterier innehåller 16S och 23S rRNA som finns på toppen av långa basparade stammar som fungerar som platsen för bearbetning av RNas III- klyvning. Dessa två stammar finns också i pre-rRNA från arkebakterier , men de finns inte i Xenopus pre-rRNA. Man tror att medan basparning förekommer i alla typer av pre-rRNA, förekommer de i cis i eubakteriellt pre-rRNA, medan det i eukaryoter sker i trans mellan snoRNA och ändarna av de rRNA-kodande regionerna i pre-rRNA. Det är inte helt klart varför alla tre kungadömena har pre-rRNA, snarare än att direkt transkribera mogna former av rRNA, men man tror att de transkriberade utrymmena i pre-rRNA:t kan ha någon typ av roll i den korrekta veckningen av rRNA.