Регуляція в процесі сплайсингу і транспорту мРНК

В цитоплазму

РНК, що утворюється під час трансляції, часто не є придатною для виконання відповідних функцій. Для набуття функціональності первинний транскрипт підлягає процесингу (дозріванню). Як відомо, щойно транскрибована молекула мРНК (пре-мРНК) складається не тільки із ділянок, що несуть генетичну інформацію (екзонів), але і з некодуючих (інтронів). Під час процесингу вирізаються інтрони та зшиваються екзони в результаті сплайсингу – процесу, який забезпечує безперервність кодуючої послідовності. Сплайсинг відбувається одночасно з транскрипцією й полягає у видаленні з пре-мРНК інтронних некодуючих послідовностей. Процес сплайсингу відбувається в сплайсосомі. Сплайсосома - це нуклеопротеїновий комплекс, який формується на молекулі пре-мРНК і включає в себе групу малих ядерних РНК у комплексі з білками. Екзони, що залишились, можуть поєднуватись в різних комбінаціях в результаті чого із однієї молекули пре-мРНК, може утворюватись декілька типів більш коротких молекул мРНК, які кодують різні білки.

В еукаріотичних клітинах поширені процеси альтернативного сплайсингу мРНК, які призводять до виникнення з однієї послідовності гена різних мРНК і, відповідно, різних білків. Під час цього процесу деякі екзони вирізаються разом з інтронами, що їх оточують. Альтернативні процеси дозрівання однієї мРНК можуть відбуватися в клітинах різного типу або в клітинах одного типу, але на різних етапах розвитку. Білки, що утворюються на матрицях альтернативно сплайсованих мРНК, є спорідненими між собою, але функції, що вони виконують, дещо відрізняються й ці білки можуть мати інші властивості, наприклад, альтернативне достигання пре-мРНК імуноглобулінів призводить до появи в клітині двох варіантів зрілих мРНК. З одних синтезуються білки, що заякорюються в клітинній мембрані та є рецепторами на поверхні лейкоцитів. З інших – транслюються секреторні імуноглобуліни.

Молекули пре-мРНК можуть проходити альтернативний процесинг завдяки редагуванню РНК. Послідовність пре-мРНК підлягає під час цього процесу змінам у результаті вставок, видалень або заміни основ. Наприклад, у людини редагуванню в клітинах кишечнику підлягає пре-мРНК гена аполіпопротеїну В, що полягає в заміні C на U. Така зміна призводить до появи скороченої форми цього білка. У клітинах печінки, де редагування цієї пре-мРНК не відбувається, утворюється білок повної довжини. Дві форми білка виконують різні функції: повнорозмірна форма білка забезпечує деградацію ліпопротеїдів низької щільності в печінці, у той час як укорочена форма не має такої здатності.

РІВЕНЬ ТРАНСЛЯЦІЇ

Навіть при однаковому наборі готових до трансляції мРНК клітини відрізняються між собою за часом початку і за темпом трансляції.

Регуляція на рівні трансляції проявляється в основному в затримці трансляції з уже заготовлених молекул мРНК. Наприклад, спостерігається блокування трансляції заготовлених в овогенезі материнських мРНК до активації яйцеклітини. Під час дроблення пул материнських мРНК вступає в трансляцію не одночасно, а поступового, за певною просторово-часовою програмою.

Істотні затримки на початку трансляції уже заготовлених мРНК відмічені при диференціації еритроїдних, сперматогенних і інших спеціалізованих типів клітин.

ПОСТТРАНСЛЯЦІЙНИЙ РІВЕНЬ

Трансляція може відбутись, але може відбутись затримка на рівні подальших змін структури синтезованої білкової молекули, або на рівні потрапляння її в ту ділянку клітини, де вона повинна функціонувати. Після завершення трансляції синтезований поліпептид проходить численні перетворення: відщеплення фрагментів, зміна третинної структури, різні хімічні модифікації і переміщення до місця виконання своєї функції. У білків позаклітинного матриксу кінцеві етапи посттрансляційної регуляції можуть проходити поза клітиною.

Час і місце посттрансляційних перетворень суворо визначені. Роль посттрансляційних перетворень в регуляції клітинної диференціації вивчена ще не достатньо, але вона досить значна, особливо при формуванні надмолекулярної організації клітин.