Кіріспе

Прерибосомалық РНК (pre rRNA) – рибосомалардың құрамына кіретін жетілген рибосомалық РНК (rRNA) алдындағы зат. Пре-рРНК алдымен рибосомалық ДНҚ-дан (рДНҚ) транскрипцияланады, содан кейін кесіліп, жетілген рРНК-ға айналады.

Шолу

Нуклеольдегі рДНК-дан пре-рРНҚ-ның транскрипциясы кезінде немесе одан кейін рибосомалық РНҚ прекурсоры (пре-рРНҚ) модификацияланып, бірнеше рибосомалық ақуыздармен байланысады. Кішкентай ядролық РНҚ (snoRNA) модификацияларды эукариоттық пре-рРНҚ-дағы мақсаттық орындармен базалық жұптасу арқылы анықтайды және пре-рРНҚ-ның бүктелуіне де қатысуы мүмкін. Пре-рРНҚ екі басында сыртқы транскрипцияланған аралықтарды (5' ETS, 3' ETS) және ішкі транскрипцияланған аралықтарды (ITS1, ITS2) қамтиды. A’ және T1 орындарындағы кесілулер тиісінше 5’ ETS және 3’ ETS аралықтарын жояды. A0, 1 және 2 орындарындағы кесілулер 18S рРНҚ-ның пайда болуына әкеледі. 3 орындағы кесілу A0, 1 және 2 орындарындағы кесілуге дейін немесе кейін жүруі мүмкін және 18S және 28S рРНҚ өңдеу жолдары арасындағы байланысқа жауапты болуы мүмкін. рРНҚ өңдеудің соңғы қадамдары піскен 5.8S және 28S рРНҚ-ны жасау үшін 3, 4’, 4 және 5 орындарында кесілуді талап етеді.

Өзгерістер

Зерттеулер көрсетіп тұрғандай, алдын ала рРНК синтезімен бірдей немесе одан кейін дереу 18S, 5.8S және 28S рРНК компоненттеріндегі аймақтарда ішкі модификациялар жасалады, бұл модификациялар жасуша типіне қарай өзгеріп отырады. Ксенопустың алдын ала рРНК модификацияларына он базалық метилирлеу, 105 2’ O рибоза метилирлеуі және шамамен 100 псевдоуридин кіреді, ал ашытқы рРНК-сында мұндай модификациялардың жартысы ғана кездеседі. Кішкентай ядролық РНК алдын ала рРНК-мен негіздік жұптасу арқылы модификациялардың орнын анықтайды. Әр snoRNA отбасы әртүрлі модификацияларды жүзеге асырады. C/D қорабындағы snoRNA 2’ O Me түзілуін бағыттайды, ал H/ACA қорабындағы snoRNA псевдоуридиндердің түзілуін бағыттайды. SnoRNA-ның алдын ала рРНК-ға негіздік жұптасуы пісіп жетілген рРНК-ның бүктелуіне көмектесуші (шаперон) ретінде қатысады деп есептеледі.

Рибосомалық ақуыздар

Pre rRNA үш негізгі мөлшерде кездеседі; 37S (ашытқы), 40S (Xenopus) және 45S (сүтқоректілер). Бірқатар қадамдарда шамамен 80 рибосомалық ақуыз пре-рРНК-мен жиналады. Пре-рРНК транскрипциясы кезінде ерте рибосомалық байланыс ақуыздары қосылады. Бұл 45S пре-рРНК-ны қамтитын 30S RNP, 80S RNP-нің алғашқы түрі болып саналады, ал ол өз кезегінде 55S RNP-нің алғашқы түрі болып табылады. 55S RNP прерибосомалардың нуклеолалық популяциясының шамамен 75% құрайды.

Рибосомалық РНК өңдеу

Жетілген 18S, 5.8S және 28S рРНК-ны қалыптастыру үшін 40S (Xenopus) және 45S (сүтқоректілер) пре-рРНК-сы сыртқы және ішкі аралықтарды (ETS/ITS) жою үшін бірнеше кесуден өтуі керек. Бұл екі жолдың бірімен жүзеге асырылуы мүмкін. 1-жол 3-орындан кесу арқылы басталады, ол 32S пре-РНК-дағы 5.8S және 28S рРНК кодтау аймақтарын 20S пре-РНК-дағы 18S рРНК кодтау аймағынан бөліп шығарады. 2-жол бастапқыда А0, 1 және 2-орындарда кесіледі, содан кейін 3-орында кесіледі.

U3 snoRNA

U3 snoRNA, рРНК өңдеуге қажетті ең көп таралған snoRNA, таңдалынған жолға әсер етеді. Ол пре-рРНК-мен ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуі арқылы, сондай-ақ негіздер жұптасуы арқылы байланысады. U3 дұрыс жұмыс істеуі үшін U3-тің 3’ икемді аймағы мен 5’ ETS-дегі толықтыратын тізбектер арасындағы негіздік жұптасу қажет. Дегенмен, U3-тің 5’ икемді аймағы мен 5’ ETS арасындағы жұптасу болуы мүмкін, бірақ ол функция үшін міндетті емес. Нуклеолин, көптеп кездесетін фосфопротеин, транскрипциядан кейін бірден пре-рРНК-ға байланысып, U3 snoRNA икемді аймақтары мен ETS арасындағы негіздерді жұптастыруды жеңілдетеді.

А және Т1 нүктелерінің бөлінуі

5’ ETS U3-ке байланысқан жері A’ деп аталады және кейде сүтқоректілердің алғашқы рРНК-сында бастапқы өңдеу кезінде кесіледі. Осы жердің кесілуі U3, U14, E1 және E3 snoРНК-ларына тәуелді, және бұл кесілу рРНК-ның өңделуі үшін міндетті болмаса да, snoRNP-нің бекітілуі 18S рРНК өндірісі үшін өте маңызды. A’ кесілгеннен кейін көп ұзамай 3’ ETS T1 жерінде U8 snoРНК-сымен кесіледі.

А0, 1 және 2 нүктелерінің бөлінуі

A0, 1 және 2 орындарындағы келесі кесу үшін ашытқыда U3 snoRNA, U14 snoRNA snR30 және snR10, ал Ксенопуста U22 snoRNA қажет. Бұл орындардың кесілуі үйлесімді түрде жүзеге асылып, ересек 18S рРНК түзіледі. A0 кесуі үшін U3 snoRNA-ның A блогы қажет. Егер U3-тің A блогы мутацияланса, A0 кесуі тежеледі, сондай-ақ 20S пре-рРНК жинақталады, бірақ ол 19S рРНК-ға өңделмейді және 1 және 2 орындарындағы кесу де тежеледі, бұл A0 орындағы кесу 1 және 2 орындағылардан бұрын жүреді дегенді көрсетеді. 1 орынның кесу механизмі әлі белгісіз, бірақ U3 A блогының 1 орынға жақын орналасуы A1 орынының кесуіне де A блогының қажеттігін дәлелдеуге көмектеседі. Дегенмен, 2 орынның кесуі үшін BoxA және U3 snoRNA-ның 3’ ұшы қажет. 2 орын кесілгеннен кейін 18S рРНК пре-рРНК-дан босатылады.

3-орынның бөлінуі

U3 snoРНК 18S рРНК қалыптасуы үшін қажет болса, U8 snoРНК 5.8S және 28S рРНК қалыптасуы үшін қажет. Бөліну 3-орында жүзеге асады, ол ITS1 соңына жақын орналасқан және одан кейін ұзақ өмір сүретін аралық зат – 32S pre rRNA пайда болады. ITS2 ішіндегі 4-орындағы бөліну 5.8S РНК-ның 3’ ұшындағы прекурсорын ұзартады. 3’ ұшын қысқарту үшін 4 және 5-орындарда бөліну жүзеге асуы керек. 3-орынның жоғары сатыдағы организмдерде 18S және 28S рРНК өңдеу жолдары арасындағы байланыс қызметін атқаруы мүмкін деген гипотеза бар.

Түрлі түрлері

Барлық биологиялық патшалықтардағы пре-рРНК-да ұқсастықтар мен айырмашылықтар кездеседі. Эубактерияларда RNase III кесілуінің өңделуіне арналған орын қызметі атқаратын ұзын негізді жұпталған сабақтардың үстінде 16S және 23S рРНК орналасқан. Бұл екі сабақ архебактериялардың пре-рРНК-сында да табылады, бірақ Xenopus пре-рРНК-сында жоқ. Барлық түрдегі пре-рРНК-да негіздік жұптасу жүрсе де, эубактериялық пре-рРНК-да ол цис-конфигурацияда, ал эукариоттарда пре-рРНК-дағы snoRNA-лар мен рРНК кодтау аймақтарының ұштары арасында транс-конфигурацияда болады. Үш патшалықтың барлығында рРНК-ның жетілген формаларын тікелей транскрипциялаудың орнына неге пре-рРНК сақталады, әлі толыққанды түсініксіз, бірақ пре-рРНК-дағы транскрипцияланған бөліктер рРНК-ның дұрыс бүктелуіне қатысты белгілі бір рөл атқаруы мүмкін деп саналады.