파이브 프라임 캡

Five-prime cap

분자생물학에서 5-프라임 캡(5' cap)은 전구체 메신저 RNA와 같은 일부 1차 전사체의 5' 말단에서 특별히 변경된 뉴클레오티드이다.mRNA 캡핑으로 알려진 이 과정은 단백질 합성 동안 번역을 겪을 수 있는 안정적이고 성숙한 메신저 RNA의 생성에 매우 조절되고 필수적입니다.미토콘드리아 mRNA와 엽록체 mRNA는 제한되지 않는다.

구조.

5인치 캡 구조(cap-2).
리보오스 구조는 2', 3' 및 5' 카본의 위치를 나타낸다.

진핵생물에서 mRNA 분자의 5' 말단에서 발견되는 5' 캡(cap-0)은 특이한 5' ~ 5' 삼인산 결합을 통해 mRNA에 연결된 구아닌 뉴클레오티드로 구성된다.이 구아노신은 메틸전달효소([3][4][5][6]methyl transferase)에 의해 생체내 캡핑 직후 7위치로 메틸화된다.이는 7-메틸구아닐산 캡(mG7)으로 약칭된다.

다세포 진핵생물 및 일부 [7]바이러스에서는 mRNA의 5' 말단의 첫 번째 2' 리보스당의 2' 히드록시기의 메틸화를 포함한 추가 변형이 존재하며, cap-1은 첫 번째 리보스당의 메틸화 2'-히드록시기를 가지며, cap-2는 오른쪽의 첫 번째 2'-히드록시기를 가진다.5' 캡은 RNA 분자의 3' 말단과 화학적으로 유사하다(캡 리보스의 5' 탄소는 결합되고 3' 비결합).이는 5' 엑소핵산가수분해효소에 [citation needed]상당한 내성을 제공한다.

작은 핵 RNA에는 고유한 5µ-caps가 포함되어 있습니다.Sm-클래스 snRNA는 5µ-트리메틸구아노신 캡에서 발견되며, LSM-클래스 snRNA는 5µ-모노메틸인산 [8]캡에서 발견됩니다.

박테리아에서, 그리고 잠재적으로 고등 생물에서, 일부 RNA는 NAD, NADH 또는 3'-디포스포-코엔자임 [9][10]A로+ 덮인다.

모든 유기체에서 mRNA 분자는 메신저 RNA 디캡핑이라고 알려진 과정에서 디캡핑될 수 있다.

캡핑 프로세스

7-메틸구아닐산염으로 캡핑하는 시작점은 RNA 분자의 변경되지 않은 5µ 말단이며, 이는 삼인산기로 종단된다.이는 최종 뉴클레오티드를 거쳐 5' [3]탄소에 결합된 세 개의 인산기가 특징입니다.초기 pre-mRNA가 합성되고 있기 때문에 전사가 완료되기 전에 캡핑 과정이 시작됩니다.

  1. 말단 인산기 중 하나는 RNA 트리포스파타아제에 의해 제거되고, 이인산기(즉, 5µ(ppN)[pN])n가 남는다.
  2. GTP는 mRNA 구아닐전달효소(guanyl transferase)에 의해 말단 2인산에 첨가되며, 이 과정에서 GTP 기질로부터 피로인산을 잃는다.그 결과 5µ(Gp)(ppN)[pN]n이 생성되는 5µ-5' 삼인산 결합이 생성된다.
  3. 구아닌의 7-질소는 mRNA(구아닌-N7-)-메틸전달효소에 의해 메틸화되고, S-아데노실-L-메티오닌은 탈메틸화되어 S-아데노실-L-호모시스테인이 생성되며, 5µ(m7Gp)(ppN)[nPN](cap-0)이 된다.
  4. 캡 인접 변형은 일반적으로 첫 번째 및 두 번째 뉴클레오티드에 대해 최대 5µ(m7Gp)(ppN*)(pN*)[npN](캡-1 및 캡-2)[7]까지 생성될 수 있다.
  5. 가장 가까운 캡인접 뉴클레오티드가 2μ-O-리보스 메틸아데노신(즉, 5μ(m7Gp)(ppAm)[pN])n인 경우, N6 메틸 위치에서 더욱 메틸화되어 N-메틸아데노신을6 형성할 수 있으며, 결과적으로 5μ(m7Gp)(pp6Am)[P]n[3]가 된다.

NAD, NADH 또는 3'-디포스포-코엔자임 A로 캡핑하는+ 메커니즘은 다르다.NAD, NADH 또는 3'-디포스포-코엔자임A에 의한+ 캡핑은 NAD, NADH 또는 3'-데스포스포-코엔자임A가 전사를 개시하기 위한 '비카노니컬 개시 뉴클레오티드(NCIN)'가 되는+ 'ab initio 캡핑 기구'를 통해 이루어지며, 이를 통해 RNA아제에 의해 직접 결합된다.박테리아 RNA 중합효소 및 진핵생물 RNA 중합효소 II는 모두 이 "ab initio caping 메커니즘"[9]을 수행할 수 있다.

타겟팅

7-메틸구아닐산염으로 캡핑하기 위해 캡핑효소복합체(CEC)는 전사가 시작되기 전에 RNA 중합효소 II에 결합한다.RNA 중합효소 II에서 새로운 전사체의 5' 말단이 나오는 즉시 CEC는 캡핑 프로세스를 수행합니다(이러한 메커니즘은 [11][12][13][14]폴리아데닐화와 마찬가지로 캡핑을 보장합니다).캡을 씌우는 효소는 RNA 중합효소 II에만 결합할 수 있으며, 거의 전적으로 [12][14]mRNA인 이러한 전사물에만 특이성을 보장합니다.

NAD, NADH 또는 3'-디포스포-코엔자임 A에 의한+ 캡핑은 프로모터 [9]배열에 의해 표적화된다.NAD+, NADH 또는 3'-디포스포-코엔자임 A에 의한 캡핑은 전사 시작 부위의 바로 상류에 특정 서열을 가진 프로모터에서만 발생하므로 [9]특정 프로모터에서 합성된 RNA에서만 발생합니다.

기능.

5인치 캡에는 4가지 주요 기능이 있습니다.

  1. 원자력 [15][16]수출 규제
  2. 엑소핵산가수분해효소에 [9][17][18][19]의한 분해방지
  3. 번역 촉진(리보솜 및 번역 참조)[3][4][5]
  4. 5인치 근위부 [20]내 절제 촉진.

RNA의 핵수출은 캡결합복합체(CBC)에 의해 조절되며, 캡결합복합체는 7-메틸구아닐산캡 RNA에만 결합한다.CBC는 핵공 복합체에 의해 인식되어 수출된다.번역의 선구자 라운드 후 세포질에 들어가면 CBC는 eIF4F [6]복합체의 변환 계수 eIF4E 및 eIF4G로 대체됩니다.이 복합체는 리보솜을 [21]포함한 다른 번역 개시 기계에 의해 인식됩니다.

7-메틸구아닐산염으로 캡핑하면 두 가지 방법으로 5µ 분해가 방지됩니다.첫째, 기능적으로 3' 말단처럼 보이므로 (이상과 같이) 5' 엑소핵산가수분해효소에 의한 mRNA의 분해를 방지할 수 있다.둘째, CBC와 eIF4E/eIF4G는 캡에 대한 디캡핑 효소의 접근을 차단합니다.이것은 진핵생물에서 필수적인 mRNA의 반감기를 증가시키는데, 이는 수출과 번역 과정이 상당한 시간이 걸리기 때문이다.

캡을 결합하기 위해 eIF4E와 경합해야 하는 적어도 Dcp1 및 Dcp2로 이루어진 탈캡핑 복합체에 의해 7-메틸구아닐레이트 캡핑 mRNA의 탈캡핑을 촉매한다.따라서 7-메틸구아닐산 캡은 능동적으로 번역되는 mRNA의 마커이며 새로운 자극에 반응하여 mRNA 반감기를 조절하는 데 세포에 의해 사용된다.바람직하지 않은 mRNA는 P-body로 보내져 임시 저장 또는 디캡핑이 이루어지며, 자세한 내용은 아직 [22]해결 중입니다.

5' 근위부 인트론 절제 촉진 메커니즘은 잘 알려져 있지 않지만 7-메틸구아닐레이트 캡은 스플라이싱 과정에서 스플라이싱과 상호 작용하여 인트론 절제를 촉진하는 것으로 보인다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

  • "RNA Caps". PubMed Medical Subject Heading (MeSH). National Institutes of Health.