MRNA, gözetim mekanizmaları moleküllerinin doğruluğunu ve kalitesini sağlamak için kuruluşlar tarafından kullanılan kanallardır haberci RNA . Çok sayıda farklı mekanizma var. Bir mRNA'nın yaşamının çeşitli aşamalarında, sentez kusurları, mutasyonlar veya degradasyonlar gösteren mRNA ipliklerini saptamak ve bozmak için müdahale ederler .
İçin arızalı mRNA'ların gerçekten organizma için çok zararlı etkilere neden olabilir. Anormal proteinlerin gerçekte bu RNA'ların çeviri sonucu çözünmemiş olan kütleleri oluşturma eğilimindedirler. Bu agregaların birikmesi, hücre ölümüne ve dokularda amiloid birikintilerinin oluşmasına yol açar .
Haberci RNA'nın proteinlere çevrilmesi , moleküler biyolojinin temel teorisinde hayati bir adımdır . Bununla birlikte mRNA molekülleri, genomlardaki mutasyonlardan, transkripsiyon sırasında RNA polimerazın aslına uygun olmamasından kaynaklanan hatalar içerebilir , ayrıca kendiliğinden nükleolitik bölünmelere uğrayabilir veya ribonükleazlar tarafından indüklenebilirler . Bu, yanlış veya eksik mRNA'lara neden olabilir ve bunların çevirisi karşılık gelen proteinlerin kalitesini etkileyebilir .
RNA izleme mekanizmaları, mRNA'ların kalite kontrolünü sağlar. Bu, genel olarak, onları endojen nükleazlar tarafından bozunma yollarına yönlendiren, anormal mRNA'ların etiketlenmesi ile mümkün kılınmaktadır .
MRNA'nın izlenmesi, bakteri ve ökaryotlarda gösterilmiştir . İkincisinde, bu mekanizmalar hücre çekirdeğinde ve sitoplazmada gerçekleşir . Çekirdeğe müdahale eden kontroller, mRNA molekülünün aslına uygunluğunu sağlar, sitoplazmaya müdahale edenler, erken durdurma kodonlarının olmadığını doğrular.
Ökaryotlarda, çevirinin başlatılması üzerine ribozom alım mekanizması, mRNA bütünlüğü izlemesinin birinci seviyesini oluşturur. Ribozom işe edilmesi için, mRNA, 3 'bağlanmış poli (A) kuyruğu, bir sözde-daire şeklinde olmalıdır PABP , 5' kapak takılı için faktörü. EIF4E iki eIF4G faktörü ile etkileşime giren proteinler. Bu mekanizma, translasyona başlamadan önce, mRNA'nın bir 5 'başlık ve bir 3' poli (A) kuyruğu ile sağlam ve eksiksiz olmasını sağlar. Bu nedenle, örneğin bölünmüş veya eksik mRNA'lar dönüştürülmez.
Bakterilerde farklı bir mekanizma var, ancak benzer bir amaca sahip: tmRNA ile trans-translasyon .
Daha sonra üç tane daha spesifik izleme mekanizması belirlendi: Anlamsız Aracılı mRNA Bozulması (NMD), Kesintisiz Aracılı mRNA bozulması (NSD) ve Hayır Aracılı mRNA Bozulması (NGD).
Nonsense Aracılı bozunma, erken durdurma kodonları içeren haberci RNA'ların bozulmasına izin verir. Bu kodonlar, bir mutasyon nedeniyle DNA'da mevcut olabilir veya transkripsiyon sırasında veya ardışık adımlardan biri sırasında RNA'da görünebilir. NMD mekanizması olmadan, bu mRNA'lar, organizma için potansiyel olarak tehlikeli olan kesilmiş proteinlere yol açacaktır. Kalıtsal hastalıkların% 30'u aslında NMD'nin organizmaların hayatta kalması için yaşamsal önemini kanıtlayan erken DURDURMA kodonlarından kaynaklanmaktadır.
Anlamsız Aracılı Bozunma, "gerçek" bir durdurma kodonunun her zaman haberci RNA'nın son eksonunda yer aldığı gerçeğine dayanır. Dolayısıyla, bu mekanizmanın intron içermeyen genler (Histone H4, Hsp70, melanokortin 4 reseptörü, vb.) İçin çalışmadığı gösterilmiştir. Ekleme sırasında, kompleks ekson ( Ekson bağlantı kompleksi veya CYAS) adı verilen birleştirme kompleksi , ekson-ekson bağlantılarının 20-24 nükleotid yukarı akışında biriktirilir.
Durdurma kodonu son eksonda iyi konumlanmışsa, ribozom ona ulaştığında normalde mRNA'da hiçbir EJC kalmaz . Aksi takdirde, çeviri faktörleri eRF1 ve eRF3, mRNA üzerinde hala mevcut olan EJC'ler ile etkileşime girer ve bu, bir erken durdurma kodonunun varlığını gösterir. Bu etkileşim, mRNA'nın hücrenin nükleazları tarafından parçalanmasını destekleyen faktörlerle etiketlenmesine yol açar .
Anlamsız mutasyonlara sahip mRNA zincirlerinin genel olarak NMD yolu ile bozunması amaçlanır. Bununla birlikte, erken durdurma kodonuna sahip bazı moleküllerin tespit ve bozunmayı önleyebildiği gözlenmiştir. Genel olarak, durdurma kodonu, mRNA'da ilk AUG'nin yakınında çok erken görünür. Görünüşe göre bu, NMD için şu anda kabul edilen modelle çelişiyor.
Bu fenomen, β-globulinlerle gösterilmiştir. Genin ilk eksonunda bir mutasyon içeren β-globulinleri kodlayan mRNA'lar, NMD'ye göre özellikle kararlıdır. Algılamanın önlendiği kesin mekanizma henüz bilinmemektedir, ancak poli (A) -bağlayıcı proteinin (PABP) bu stabilitede bir rol oynadığı öne sürülmüştür . Diğer çalışmalar, erken durdurma kodonlarına yakın bu proteinin varlığının, β-globulin dışındaki mRNA'lar da dahil olmak üzere genellikle mRNA'ların NMD'ye karşı stabilitesini arttırdığını göstermiştir. Bu nedenle NMD'yi anlamaya yönelik mevcut modelin gelecekteki çalışmalarda güncellenmesi gerekebilir.
Aktarmasız Aracılı Bozunma (NSD) herhangi bir durdurma kodonu sahip olan mRNA tespiti ve parçalanmasında devreye girer. Bu mRNA'lar, erken 3 'adenilasyondan veya bir genin kodlama bölgesinde bulunan bir kriptik poliadenilasyon sinyalinden kaynaklanabilir. Bir durdurma kodonunun olmaması hücre için zararlıdır: ribozom, mRNA'nın 3 'Poly-A kuyruğuna ulaştığında, hareketsiz hale gelir ve mRNA'yı dışarı atamaz. Bu nedenle, bu ribozomların protein sentezine katılması artık mümkün değildir. Kesintisiz kaynaklı çürüme bunlar nükleazlar tarafından parçalanan ve böylece hatalı mRNA'ları işaretleme immobilize ribozomlar ayırmak için müdahale eder. İki kesintisiz aracılı bozunma yolu tanımlanmıştır ve muhtemelen birlikte çalışmaktadır.
Bu yol, Ski7 proteini hücrede mevcut olduğunda aktiftir. Bu protein, boş olduğunda ribozomun A bölgesine bağlanır. Bu, ribozomun fırlamasıyla sonuçlanır ve onu diğer proteinlerin translasyonu için uygun hale getirir. Ski7, bir durdurma kodonu olmadan mRNA'ya bağlı kalır ve eksozom için bir tanıma elemanı olarak hizmet eder, mRNA dadenilasyonuna ve ardından 3 'den 5' e bozunmasına yol açar.
NSD'nin diğer yolu mayada gözlenmiştir. Ski7'nin yokluğunda, ribozomun poli-A kuyruğuna gelmesi, ona bağlı olan PABP proteinlerinin kaybına yol açar. Bu proteinler olmadan, mRNA ipliği 5 'm7G koruyucu kapağını kaybeder. Xrn1 gibi endojen 5'-3 'eksonükleazlar daha sonra bir durdurma kodonu olmayan mRNA'yı hızla bozabilir.
En son keşfedilen gözetim mekanizması No-Go çürüme (NGD). Bu nedenle henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Görünüşe göre NGD'nin hedefleri, çeviri sırasında ribozomların üzerinde durduğu mRNA zincirleri. RNA'nın güçlü bir ikincil yapısı gibi ribozomun kapanmasına yol açabilecek birçok neden vardır . Dom34 / Hbs1 proteinleri muhtemelen hareketsizleştirilmiş ribozomların A bölgesinin yakınında bağlanır ve komplekslerin geri dönüşümünü kolaylaştırır. Bazı durumlarda, mRNA, oyuna giren endonükleazın doğası tartışmaya konu olmasına rağmen, immobilizasyon alanının yakınında da kesilir. . Parçalanmış RNA molekülleri daha sonra eksozom tarafından 3 'den 5' e veya Xrn1 tarafından 5 'den 3' e parçalanacaktır. Ribozomun ayrılmasına yol açan mekanizma bilinmemektedir, ancak Hbs1 proteini Ski7 ile güçlü bir yapısal benzerliğe sahiptir ve NGD'de NSD'deki Ski7'ye eşdeğer bir rol oynayabilir.
Her mekanizmada yer alan proteinlerin korunmasını gözlemleyerek bu mekanizmaların evrimsel geçmişini belirlemek mümkündür. Bu proteinlerin farklı organizma türlerindeki prevalansını belirlemek için kapsamlı BLAST araştırmaları yapılmıştır. Örneğin, NGD Hbs1 proteini ve NSD eRF3 proteini yalnızca ökaryotlarda bulunur. Buna karşılık, NGD Dom34 proteini ökaryotlar ve arkeler için ortaktır . Bu, NGD'nin evrimde ortaya çıkan ilk gözetim mekanizması olduğunu gösteriyor. NSDAP ait Ski7 proteini ile sınırlıdır mayaların görünümü son olduğunu düşündüren.