עריכת RNA
 |
ערך ללא מקורות
| |
| ערך ללא מקורות |
עריכת RNA היא השינוי ברצף הנוקלאוטידים ב-RNA לאחר ששועתק מה-DNA אך בטרם התרגום לחלבון. ניתן להבחין בתופעה זו על ידי מציאת אי-התאמות בין רצף ה-RNA לרצף הגן שממנו הוא נוצר. את התופעה ניתן למצוא במגוון סוגי RNA, לרבות mRNA, rRNA, tRNA ו-miRNA.
העריכה המבוצעת על גבי מולקולת mRNA עשויה להוביל להחלפת חומצה אמינית אחת באחרת ברצף החלבון המתקבל, זאת במידה והשינוי מתרחש במסגרת הקריאה הפתוחה של הגן, כך שיובל לשינוי בקודון/נים ברצף המקודד כך שהם יקודדו לחומצה אמינית שונה.
מנגנוני עריכה
עריכת RNA מתרחשת בשני מנגנונים שונים:
עריכת החלפה (substitution editing)
שינוי כימי של נוקלאוטיד בודד המקביל למוטציה נקודתית. שינוי זה נעשה על ידי אנזימים המזהים רצף מטרה ספציפי (בדומה לאנזימי רסטריקציה). לדוגמה: האנזים ציטידין דאמינאז (cytidine deaminase) שמשנה ציטידין (C) ב-RNA לאורידין (U). אדנוזין דאמינאז (adenosine deaminases) שמשנה אדנוזין A לאינוזין I, שהריבוזום מתרגם אותו כגואנוזין (G). לפיכך, הקודון CAG (שמקודד לגליצין) יכול להפוך בתהליך העריכה ל-CGG שהוא קודון לארגינין.
עריכת מחיקה/ הוספה
הוספה או החסרה של נוקלאוטידים ב-RNA. שינויים אלה מתווכים על ידי מולקולות gRNA (guide RNA), מולקולת RNA שיוצרת זיווג בסיסים שאינו מושלם עם ה-mRNA אשר עתיד לעבור עריכה, ומכווינה קומפלקס חלבונים, המכונה אדיטוזום לאתר שבו תתבצע הוספה או מחיקה של נוקלאוטידים מסוג U. בתהליך יתווספו או יוסרו קבוצות אורידין ל-mRNA עד שהוא יוכל לעבור זיווג בסיסים מלא עם ה-gRNA.
עריכת החלפה
לדוגמה הגן APO-B האנושי. לבני אדם יש גן אחד שמקודד לאפוליפופרוטאין (B (APO-B . הוא מכיל 29 אקסונים שמופרדים על ידי 28 אינטרונים. האקסונים מכילים 4564 קודונים. קודון 2153 הוא CAA ,שהוא קודון לחומצה אמינית גלוטמין. בכבד התהליך מתרחש באופן נורמלי ליצור אפוליפופרוטאין B-100, חלבון שמכיל 4653 חומצות אמינו- שהוא חיוני לשינוע של כולסטרול וליפידים אחרים בדם.
במעי נעשה עיבוד mRNA שבו נעשה שינוי של הנוקלאוטיד C בקודון 2153 (CAA ) לקודון שמורה על הפסקת תרגום, STP קודון ( UAA) . השינוי נעשה בעזרת האנזים ציטידין דאמינאז, שמזהה את רצף הRNA במקום ספציפי במולקולת הRNA ומקטלז את הדאמינציה של C כדי ליצור U.
כתוצאה מהעיבוד נפסק תרגום ה-mRNA בקודון מספר 2153 . מה שיוצר אפוליפופרוטאין B-48 ,חלבון שמכיל 2152 חומצות אמינו בלבד . חלבון זה מסייע בספיגה של ליפידים מזינים מתוך המעיים לגוף.
תאי B מבטאים ציטידין דאמינאז מסוג אחר ,שמכונה( AID (activation induced deaminase, שהוא חיוני לרקומבינציה של החלפת סוג הנוגדן (class switch recombination) וגם להיפרמוטציה של תאי הגוף (somatic hypermutation ) של הגנים לנוגדנים. אנשים שסובלים ממוטציה שמשתקת את ביטוי הגן יכולים לייצר נוגדנים מסוג IgM בלבד . אולם במקרה זה האנזים פועל על הDNA ,לא mRNA . בניסיון לתקן את זיווג הבסיסים הלא מוצלח שנוצר כאשר הזוג dC•dG הופך לזוג -dU•dG מנגנון התיקון הנורמאלי של התא מייצר החלפה של סוג הנוגדן והיפרמוטציה של תאי הגוף.
mRNAs, tRNAs, rRNAs במיטוכונדריה ובכלורופלסט של צמחים .
mRNAs שמקודדים תת-יחידות של רצפטורים במוחם של יונקים. לדוגמה, קולטן AMPA לגלוטמט, הרצפטור לסרטונין.
tRNA במיטוכונדריה של הברווזן האוסטרלי.
mRNAs מסוימים של וירוס HIV, הגורם לאיידס.
עריכת מחיקה/ הוספה
לדוגמה: הגן לאחת מתת היחידות של ציטוכרום C אוקסידאז בטריפנוזומה. מספר גנים שמקודדים ב DNA המיטוכונדריאלי של מין זה (שגורם למחלת השינה באדם) מקודדים ל RNA שחייב לעבור עריכה כדי לקודד למולקולות mRNA שיתורגמו לחלבון.
העריכה דורשת סוג מיוחד של מולקולות (gRNA (guide RNA.
למולקולות קטנות אילו ישנם רצפים משלימים לאזור שסביב אתר העריכה. מולקולת ה gRNA דבקה באזור באופן הטוב ביותר שהיא יכולה ( במקרה זה נוסף לזיווג הבסיסים המסורתי בין פורין לפירימידין C-G ,A-U מתרחש גם זיווג בסיסים G-U).
בגלל בעיה של העדר זיווג בסיסים מדויק, נוצרות התנפחויות ב gRNA באזור שבו יש בדרך כלל ריבוי A או ברצף ה RNA שעומד לעבור עריכה.
ההתנפחויות מוסרות על ידי מנגנון שחותך בעמוד השדרה של המולקולה הקצרה יותר, ומכניס בסיסים משלימים.
במקרה הראשון, הפער שנוצר מתמלא ב Us.
במקרה השני, נגרמות מחיקות.
דוגמות נוספות של עריכת מחיקה/ הוספה
ניתן למצוא עריכת מחיקה/ הוספה גם ב -
- בתעתיקי mRNA, rRNA, tRNA מיטוכונדריאלי של תולעת הרפש
- בוירוס החצבת
מהי הסיבה לעריכת RNA?
נראה שבדומה לשחבור אלטרנטיבי זהו מנגנון שמאפשר הגדלה של מספר החלבונים מבלי הצורך להגדיל את מספר הגנים בגנום (הגנום האנושי אינו גדול בהרבה מזה של דרוזופילה ושל התולעת השטוחה C. elegans, אולם הפרוטאום האנושי גדול בהרבה). באופן הזה ניתן ליצור חלבונים בעלי תפקוד שונה במעט שישמשו בנסיבות שונות . היכולת ליצור שתי גרסאות שונות של apolipoprotein B מגן יחיד, כנזכר מעלה, היא דוגמה. במקרה זה, עריכת RNA השיגה את אותה תוצאה כמו שחבור אלטרנטיבי.
ישנן עדויות שדרוזופילה ובני אדם משתמשים בעריכת RNA כדי ליצור הבדלים עדינים בתכונות של תעלות יונים שנפתחות ונסגרות לפי המתח שעל פני הממברנה ובמספר רצפטורים של נאורוטרנסמיטורים.
אפשרות נוספת:האזורים הלא מתורגמים מצדי מולקולות ה mRNA – אזורים שמכונים 5' UTRs and 3' UTRs - מכילים פעמים רבות רצפים שמאפשרים זיווג בסיסים תוך מולקולארי שיוצר זנבות ארוכים של מולקולת RNA דו גדילית. אולם בתא RNA דו גדילי בדרך כלל עובר פירוק על ידי מנגנון של iRNA . לפיכך, נראה ששינוי של מספר בסיסים על ידי עריכת RNA מפריע לתהליך של יצירת RNA דו גדילי, ובכך מונע את הריסתו על ידי התא.
אפשרות אחרונה, נראה שזו מורשתה של מערכת ששימשה לראשונה לתיקון תעתיקי RNA נגועים במוטציות מזיקות .
