ARN thông tin
(tiếng Anh là messenger RNA - gọi tắt: mRNA) là ARN mã hóa và mang thông tin từ ADN (xem quá trình phiên mã) tới vị trí thực hiện tổng hợp protein (xem quá trình dịch mã). Vòng đời của một phân tử được tính từ khi bắt đầu quá trình ...
(tiếng Anh là messenger RNA - gọi tắt: mRNA) là ARN mã hóa và mang thông tin từ ADN (xem quá trình phiên mã) tới vị trí thực hiện tổng hợp protein (xem quá trình dịch mã).
Vòng đời của một phân tử được tính từ khi bắt đầu quá trình phiên mã và kết thúc khi phân tử này bị phân huỷ bởi các RNase. Trong quá trình này, có thể được chế biến, chỉnh sửa, và được vận chuyển trước khi xảy ra quá trình dịch mã. Những của sinh vật nhân chuẩn thường phải trải quá nhiều quá trình chế biến và vận chuyển phức tạp hơn nhiều so với ở tế bào sinh vật nhân sơ.
Phiên mã
Trong quá trình phiên mã, trình tự nucleotide của các gene trên ADN được sao chép lại trên phân tử nhờ sự hoạt động của ARN polymerase. Quá trình này tương đối giống nhau ở cả tế bào sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn. Điều khác biệt đáng chú ý là ở sinh vật nhân chuẩn, ARN polymerase kết hợp với một số enzyme tham gia vào quá trình chế biến , điều này cho phép quá trình chế biến có thể diễn ra ngay khi khởi đầu sự phiên mã. Phân tử mới đầu được tạo thành có tuổi thọ ngắn, chưa được hoặc chỉ mới xử lý một phần được gọi là tiền (pre-mRNA) đến khi hoàn thành quá trình chế biến thì gọi là trưởng thành.
Chế biến
Việc chế biến (xử lí) rất khác nhau giữa sinh vật nhân chuẩn và nhân sơ. của sinh vật nhân sơ là khá hoàn chỉnh việc phiên mã và không cần chế biến gì (ngoại trừ vài trường hợp hiếm). Còn của sinh vật nhân chuẩn đòi hỏi xử lí rất nhiều.
Tạo tiền ở sinh vật nhân chuẩn
- cộng gốc 5' là quá trình ở đó nucleotid guanin thay đổi được cộng vào đầu 5' của tiền . Quá trình sửa chữa này là quan trọng cho việc phát hiện và đính kèm đúng của với ribosome. Nó cũng quan trọng với quá trình ghép và vận chuyển .
- Vận chuyển - là quá trình ở đó tiền được sửa chữa để kéo giãn các chuỗi không mã hóa, gọi là intron; và các chuỗi protein mã hóa được gọi là exons. Tiền được vận chuyển bởi nhiều đường khác nhau, cho phép một gen đơn có thể mã hóa cho nhiều protein, quá trình như vậy được gọi là vận chuyển liên tiếp . Quá trình vận chuyển thường được thực hiện bởi một ARN protein phức, được gọi là spliceosome, nhưng các phân tử ARN cũng có khả năng làm chất xúc tác cho chính quá trình vận chuyển của chúng.
- Polyadenylation - là liên kết không phân cực (covalent) của một nửa polyadenylyl với một phân tử ARN. Trong các sinh vật nhân chuẩn, polyadenylation là quá trình mà ở đó phần lớn các phân tử được kết thúc ở các gốc 3' của chúng . Các đầu viện trợ poly(A) trong ổn định để bảo vệ nó khỏi quá trình exonucleases. Polyadenylation cũng quan trọng với quá trình kết thúc phiên mã, đưa ra ngoài hạt nhân và dịch mã nó.
- Polyadenylation diễn ra trong và sau quá trình phiên mã ADN vào trong ARN. Sau khi quá trình phiên mã kết thúc, vòng được phân ra nhờ sự hoạt động của một endonuclease phức gắn với ARN polymerase. Vị trí phân rã được xác định bởi sự xuất hiện của các chuỗi AAUAAA gốc gần chỗ phân rã . Sau khi được tách ra, 80 đến 250 adenosine còn lại được gắn vào các gốc tự do 3' tại vị trí phân rã .
- Một chuỗi (khoảng vài trăm) nucleotid loại adenin được cộng vào các đầu 3' của tiền nhờ sự hoạt động của một enzyme có tên là polyadenylate (polyA) polymerase . Đuôi PolyA được gắn với bản sao ở đó chứa những chuỗi đặc biệt, ký hiệu AAUAAA . Tầm quan trọng của ký hiệu AAUAAA được chứng minh bởi một sự thay đổi trong mã hóa chuỗi ADN (AATAAA), dẫn đến sự thiếu hụt của hồng cầu. Polyadenylation làm tăng quá trình phân đôi trong quá trình sao chép, vì thế các bản sao cuối cùng dài hơn trong tế bào và dẫn đến việc dịch mã nhiều hơn, tạo ra nhiều protein hơn .
Sửa chữa
Trong một vài trường hợp, một sẽ được sửa chữa, thành phần nucleotide của lúc này được thay đổi . Một ví dụ trong cơ thể người đó là apolipoprotein B, ở đó nó được sửa chữa ở một vài mô, nhưng không ở các mô khác . Sự sửa chữa làm ngừng sớm mã gen của bộ ba mã hóa, dẫn đến quá trình dịch mã, sản xuất các protein ngắn hơn.
Vận chuyển
Một sự khác biệt khác giữa các sinh vật nhân chuẩn và nhân sơ là ở quá trình vận chuyển . Do sự phiên mã và dịch mã của các sinh vật nhân chuẩn diễn ra một cách riêng rẽ, các của sinh vật nhân chuẩn phải được chuyển từ hạt nhân tế bào tới tế bào chất. Các trưởng thành được phát hiện bởi quá trình sửa chữa của chúng và sau đó được đưa ra thông quá các lỗ chân lông hạt nhân
Dịch mã
Do không nhất thiết phải được chế biến hay vận chuyển, quá trình dịch mã bởi ribosome có thể bắt đầu ngay sau khi quá trình phiên mã được thực hiên. Do vậy, người ta nói rằng quá trình dịch mã ở sinh vật nhân sơ là "kép" với quá trình phiên mã, và diễn ra sự " cùng sao chép" .
của sinh vật nhân chuẩn đã qua quá trình chế biến và vận chuyển tới tế bào chất (ví dụ trưởng thành) có thể được dịch mã bởi ribosome . Quá trình dịch mã diễn ra tại các ribosomes trôi tự do trong tế bào chất hoặc trực tiếp với túi nội chất bởi các hạt tín hiệu nhận biết . Do vậy, không giống như sinh vật nhân sơ, quá trình dịch mã của sinh vật nhân chuẩn không hoàn toàn song song với quá trình phiên mã .
Phân hủy
Sau một khoảng thời gian nhất định, các phân hủy thành các thành phần nucleotide của nó, thường nhờ sự hỗ trọ của các RNase . Ứng với quá trình chế biến , của sinh vật nhân chuẩn được tổng hợp một cách ổn định hơn là của các sinh vật nhân sơ.
Vùng mã hóa
Các vùng mã là tổ hợp của các bộ ba mã hóa (codon), thứ được giải mã và dịch mã vào trong protein bởi ribosome. Các vùng mã bắt đầu với bộ ba đầu và kết thúc bởi một trong ba cuối. Trong quá trình mã hóa protein, các thành phần của các vùng mã hóa vẫn hoạt động như các chuỗi bình thường (xem exonic splicing enhancers, exonic splicing silencers)
Vùng không mã hóa
Có những đoạn của ARN trước và sau khi các chuỗi khởi động và ngừng của nó không tham gia quá trình dịch mã. Các đoạn này tạo bởi các sợi ADN mẫu, nơi mà ARN được sao chép . Những vùng này, được biết với cái tên 5' UTR và 3' UTR (các cùng không dịch mã 5' UTR và 3'UTR, ở đó ADN và ARN chuyển từ gốc 5' đến gốc 3' và nằm ở đuôi của chuỗi ARN) mã hóa cho các chuỗi không có protein. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó lại ở chỗ các chuỗi đuôi 5' UTR và 3' UTR có thể hấp dẫn với những loại enzyme RNase nhất định, đẩy mạnh hoặc ngăn chặn sự ổn định tương đối của các phân tử ARN. Các UTRs nhấn định có thể cho phép ARN tồn tại lâu hơn trong tế bào chất trước khi phân hủy, dẫn đến việc cho phép chúng sản xuất nhiều protein hơn, trong khi những ARN khác có thể bị phân hủy sớm hơn, dẫn đến vòng đời ngắn hơn và ứng với việc tạo ra số lượng protein ít hơn.
Một vài chức năng cơ sở chứa trong các vùng không mã hóa hình thành một dạng cấu trúc cấp II khi phiên mã vào trong ARN. Những cấu trúc cơ sở này được gộp vào trong thông thường . Một số chúng như SECIS cơ sở là mục tiêu để cho các protein kết lại . Một phân loại của cơ sở, riboswitch, lại trực tiếp liên kết với các phân tử nhỏ, thay đổi sự cuốn gấp của chúng để chỉnh sửa các lớp của phiên mã hay dịch mã . Trong những trường hợp này, tự chỉnh sửa nó .
Đối mã có thể ngăn chặn quá trình dịch mã các gen trong nhiều sinh vật nhân chuẩn, khi các chuỗi đối mã gắn với các của gen. Điều này có nghĩa, một gen không biểu lộ như protein nếu nó hiện lên một đối mã trong tế bào. Điều này có thể là một cơ chế bảo vệ, để chống lại quá trình dịch chuyển retrotransposon, ở đó sử dụng các ARN mạch kép làm trạng thái trung gian, hoặc virut, bởi vì cả hai đều sử dụng mẫu kép như một hợp chất trung gian . Trong nghiên cứu hóa sinh, hiệu ứng này đã được sử dụng để nghiên cứu chức năng của gen, đơn giản như việc làm ngừng các gen nghiên cứu bằng việc cho thêm các phiên đối mã . Các nghiên cứu này đã được thực hiện ở loài giun.
