Inimese genoomi ehitusest mittebioloogidele

3. RNA kodeerivad geenid inimese tuumagenoomis

Siia kuuluvad struktuurgeenid, mis kodeerivad aktiivset RNA.

1. rRNA ehk ribosomaalse RNA geenid

  • 45S rRNA geenid – asuvad peamiselt tuumakeses, neid transkribeerib 45S rRNA-ks RNA polümeraas I.
  • 5S rRNA geenid – asuvad tuumakesest väljaspool, neid transkribeerib 5S rRNA-ks RNA polümeraas III.
  • Ribosoomikompleksi moodustamisel ühinevad 45S rRNA , 5S rRNA, ribosoomi valgud, RNA seonduvad valgud ja väikesed ribonukleoproteiini partiklid.

Skeem eukarüootse translatsiooni initsiatsioonikompleksi moodustamisest:

2-1.png

http://www.nature.com/nrm/journal/v11/n2/fig_tab/nrm2838_F1.html

2. tRNA ehk ülekande RNA geenid

  • 497 tRNA geeni on genoomis ja 324 oletatavat tRNA pseudogeeni.

3. snRNA ehk väiksed tuuma RNA geenid

  • snRNA on splaisosoomi, milles toimub RNA splaising valgusünteesi jooksul, komponent.
  • ~70 snRNA geeni kodeerivad uridiinirikast snRNA (U1 – U6 snRNA), millest GU – AG splaisosoomid koosnevad.

Skeem splaisosoomide ehitusest ja intronite lõikamisest:

2-2.png

http://wiki.cstl.semo.edu/agathman/Intron%20Removal.ashx

4. snoRNA ehk väike tuumakese RNA geenid

  • kodeerivad snoRNA, mis teostavad rRNA aluste modifitseerimist, kus toimub uridiini isomerisatsioon pseudouridiiniks.

5. Regulatoorsed RNA geenid

  • Kodeerivad mRNAdega sarnaseid RNAsid, kuna ka nende transkriptsiooni viib läbi RNA polümeraas II, 5´lõpp on 7-metüülguanosiin märgistusega (cappitud) ja 3´ lõpp on polüadenüleeritud.
  • 7SK RNA geen kodeerib 7SK RNAd, mis funktsioneerib kui RNA polümeraas II elongatsiooni negatiivne transkriptsiooniline regulaator.
  • SRA-1 (steroidretseptori aktivaator) RNA geen kodeerib SRA-1 RNAd, mis funktsioneerib mitmete steroidsete retseptorite koaktivaatorina.
  • XIST geen kodeerib XIST RNAd, mis on pikk nc-RNA (non-coding RNA) ja funktsioneerib X kromosoomi inaktivatsioonil (Barry kehake). 

6. XIST RNA kodeerivad geenid

  • Seotud X kromosoomi inaktiveerimisega emaste imetajate keharakkudes, mille tulemusena moodustub heterokromatiinne struktuur ehk Barri kehake.
  • X kromosoomi inaktivatsiooni tõttu on naissugu funktsionaalselt hemisügootne. X kromosoom inaktiveerub hilises blastula staadiumis. Kas rakus inaktiveerub ema või isapoolne X, on juhuslik ja pöördumatu sündmus. Raku järglaspõlvkondades inaktiveeritakse sama päritolu X – klonaalne selektsioon.  Seetõttu on kõik emased imetajad mosaiiksed erinevates rakupopulatsioonides inaktiveeritud erinevate X kromosoomide tõttu.
  • X inaktivatsioon ei vaigista kõiki geene – 20 – 25% geenidest inaktiivses X kromosoomis jääb aktiivseks.

X kromosoomi inaktivatsiooni mudel:

2-3.png

http://www.nature.com/nrg/journal/v2/n1/fig_tab/nrg0101_059a_F5.html

7. microRNA (miRNA) geenid

  • miRNA geenid kodeerivad miRNA-sid, mis füüsiliselt blokeerivad teiste geenide ekspressiooni translatsiooni tasemel.
  • Eksisteerib vähemalt 450 miRNA geeni, mille hulka kuuluvad ka lin-4 geen, mis kodeerib lin-4 miRNA ja let-7 geen, mis kodeerib let-7 miRNA ja on enim uuritud.

8. Antisense RNA geenid

  • Antisense RNA geenid kodeerivad antisense RNA, mis seondub mRNA-le ja blokeerib füüsiliselt translatsiooni.
  • DNA ahelat, millelt transkribeeritakse mRNA, nimetatakse „sense” ahelaks ja mRNA „sense” RNA-ks. Normaalselt DNA vastasahelat ei transkribeerita. Siiski on ~1600 geeni, mille DNA vastasahel transkribeeritakse ja seega toodab „antisense” RNA-d.

9. Riboswitch geenid

Riboswitch geenid kodeerivad riboswitch RNA, mis seondub märklaud molekulile, muudab kuju ja seejärel lülitab sisse valgu sünteesi.

Riboswitchid osalevad geeniekspressiooni regulatsioonis enne mRNA tuumast lahkumist. Nii nimetatakse struktuurseid RNA elemente, mis asuvad mõnede mRNA-de 5’ mittetransleeritavas regioonis (5’-UTR). Nad reguleerivad geeniekspressiooni läbi ebaküpse transkriptsiooni terminatsiooni või represseerides translatsiooni initsiatsiooni (vt. allolev joonis). Funktsiooni täitmiseks seonduvad nad igandiga, milleks võivad olla väikesed metaboliitide molekulid (glutamiini või tiamiini pürofosfaat), vitamiin, metalliioon, nukleotiid, aminohape jne. Iga riboswitch seondub selektiivselt erinevale ligandile ja muudab seondumisega oma ruumilist struktuuri. Molekulaarse struktuuri muutus võib lülitada geeni sisse või välja. Eukarüootidel asub spetsiifiline mehhanism, mille abil riboswitch võib geeni lülitada, splaisosoomis.

Skeem riboswitch RNA toimest:

2-4b.png

http://www.umich.edu/~rnapeopl/WalterSummaryRiboswitch.htm

Kirjandus:

Eelmine
Järgmine