История биологии РНК

редактировать

Многочисленные ключевые открытия в биологии явились результатом исследований РНК (рибонуклеиновая кислота). кислота), включая основополагающие работы в областях биохимии, генетики, микробиологии, молекулярной биологии, молекулярной эволюции и структурная биология. По состоянию на 2010 год 30 ученых были удостоены Нобелевских премий за экспериментальные работы, включающие исследования РНК. В статье обсуждаются конкретные открытия, имеющие большое биологическое значение.

Дополнительную информацию см. В статьях История молекулярной биологии и История генетики. Для получения дополнительной информации см. Статьи о РНК и нуклеиновой кислоте.

Содержание
  • 1 1930–1950
    • 1.1 РНК и ДНК обладают различными химическими свойствами
    • 1.2 Локализация в клетке и морфогенетическая роль
  • 2 1951–1965
    • 2.1 Информационная РНК (мРНК) несет генетическую информацию, которая управляет синтезом белка
    • 2.2 Рибосомы производят белки
    • 2.3 Транспортная РНК (тРНК) является физической связью между РНК и белком
    • 2.4 Генетический код разгадан
    • 2.5 РНК-полимераза очищена
  • 3 1966–1975
    • 3.1 Первая полная нуклеотидная последовательность биологической молекулы нуклеиновой кислоты
    • 3.2 Эволюционная вариация гомологичных последовательностей РНК обнаруживает сворачивание паттерны
    • 3.3 Первая полная геномная нуклеотидная последовательность
    • 3.4 Обратная транскриптаза может копировать РНК в ДНК
    • 3.5 Репликоны РНК быстро эволюционируют
    • 3.6 Последовательности рибосомной РНК (рРНК) обеспечивают запись истории эволюции всех форм жизни
    • 3.7 Некодированные нуклеотиды добавляются к концам молекул РНК
  • 4 1976 –1985
    • 4.1 Небольшие молекулы РНК в изобилии в ядре эукариот
    • 4.2 Молекулы РНК требуют специфической сложной трехмерной структуры для активности
    • 4.3 Гены обычно прерываются интронами, которые должны быть удалены путем сплайсинга РНК
    • 4.4 Альтернативный сплайсинг пре-мРНК генерирует множество белков из одного гена
    • 4.5 Открытие каталитической РНК (рибозимы)
    • 4.6 РНК, вероятно, имеет решающее значение для эволюции пребиотиков
    • 4.7 Интроны могут быть мобильными генетическими элементами
    • 4.8 Сплайсосомы опосредуют сплайсинг ядерной пре-мРНК
  • 5 1986–2000
    • 5.1 Последовательности РНК могут редактироваться внутри клеток
    • 5.2 Теломераза использует встроенную матрицу РНК для поддержания концов хромосом
    • 5.3 Рибосомная РНК катализирует пептид образование связи
    • 5.4 Комбинаторный отбор молекул РНК делает возможным эволюцию in vitro
  • 6 2001 г. - настоящее время
    • 6.1 Многие мобильные элементы ДНК используют промежуточное звено РНК
    • 6.2 Рибопереключатели связывают клеточные метаболиты и контролируют экспрессию генов
    • 6.3 Регулирование малых молекул РНК экспрессия гена путем посттранскрипционного подавления гена
    • 6.4 Некодирующая РНК контролирует эпигенетические явления
  • 7 лауреатов Нобелевской премии по биологии РНК
  • 8 Ссылки
1930–1950

РНК и ДНК имеют разные химические свойства. свойства

При первом изучении в начале 1900-х годов химические и биологические различия между РНК и ДНК не были очевидны, и они были названы в честь материалов, из которых они были выделены; Первоначально РНК была известна как «дрожжевая нуклеиновая кислота», а ДНК - «тимус нуклеиновая кислота». Используя диагностические химические тесты, химики углеводов показали, что две нуклеиновые кислоты содержат разные сахара, после чего общее название РНК стало «рибозная нуклеиновая кислота». Другие ранние биохимические исследования показали, что РНК легко разрушалась при высоком pH, в то время как ДНК была стабильной (хотя и денатурированной) в щелочи. Анализ нуклеозидного состава сначала показал, что РНК содержит азотистых оснований, подобных ДНК, с урацилом вместо тимина, и что РНК содержит ряд второстепенных компонентов азотистых оснований, например небольшие количества псевдоуридина и.

Локализация в клетке и морфогенетическая роль

В 1933 году, изучая яйца девственных морских ежей, Жан Бреше предположил, что ДНК находится в ядре клетки и что РНК присутствует исключительно в цитоплазме. В то время считалось, что «нуклеиновая кислота дрожжей» (РНК) встречается только в растениях, а «нуклеиновая кислота тимуса» (ДНК) - только у животных. Последний считался тетрамером с функцией буферизации клеточного pH. В течение 1930-х годов Иоахим Хаммерлинг проводил эксперименты с Acetabularia, в которых он начал различать вклады ядра и цитоплазматических веществ (позже выяснилось, что это ДНК и мРНК соответственно) в клетку. морфогенез и развитие.

1951–1965

Информационная РНК (мРНК) несет генетическую информацию, которая направляет синтез белка.

Концепция информационной РНК возникла в конце 1950-х годов и является связано с описанием Криком его «Центральной догмы молекулярной биологии», в которой утверждалось, что ДНК приводит к образованию РНК, которая, в свою очередь, приводит к синтезу белков. В начале 1960-х годов был проведен сложный генетический анализ мутаций в lac-опероне в E. coli и в локусе rII бактериофага T4 сыграли важную роль в определении природы как информационной РНК, так и генетического кода. Короткоживущий характер бактериальных РНК вместе с очень сложной природой популяции клеточной мРНК сделали биохимическое выделение мРНК очень сложной задачей. Эта проблема была преодолена в 1960-х годах благодаря использованию ретикулоцитов у позвоночных, которые продуцируют большие количества мРНК с высоким содержанием РНК, кодирующей альфа- и бета-глобин (две основные белковые цепи гемоглобин ). Первое прямое экспериментальное доказательство существования мРНК было предоставлено такой системой синтеза гемоглобина.

Рибосомы производят белки

В 1950-х годах результаты экспериментов по маркировке в печени крыс показали, что радиоактивный <70 Было обнаружено, что>аминокислоты связаны с «микросомами» (позже переопределенными как рибосомы ) очень быстро после введения, но до того, как они стали широко включаться в клеточные белки. Рибосомы были впервые визуализированы с помощью электронной микроскопии, а их рибонуклеопротеиновые компоненты были идентифицированы с помощью биофизических методов, в основном седиментационного анализа в ультрацентрифугах, способных создавать очень высокие ускорения (эквивалентные сотням тысяч раз больше силы тяжести). Полисомы (несколько рибосом, движущихся вдоль одной молекулы мРНК) были идентифицированы в начале 1960-х годов, и их исследование привело к пониманию того, как рибосомы читают мРНК в направлении от 5 'к 3', последовательно генерируя

Трансферная РНК (тРНК) является физическим звеном между РНК и белком

Эксперименты по биохимическому фракционированию показали, что радиоактивные аминокислоты быстро включаются в небольшие молекулы РНК, которые остаются растворимыми при условия, при которых будут выпадать в осадок более крупные частицы, содержащие РНК. Эти молекулы были названы растворимыми (мРНК) и позже переименованы в РНК-переносчики (тРНК ). Последующие исследования показали, что (i) каждая клетка имеет несколько видов тРНК, каждый из которых связан с одной конкретной аминокислотой, (ii) существует соответствующий набор ферментов, ответственных за связывание тРНК с правильные аминокислоты и (iii) последовательности тРНК антикодон образуют специфическое взаимодействие декодирования с кодонами мРНК .

Генетический код решен

генетический код состоит из трансляции конкретных нуклеотидных последовательностей в мРНК в конкретные аминокислотные последовательности в белках (полипептиды). Способность разрабатывать генетический код возникла в результате слияния трех различных областей исследований: (i) новые методы для создания синтетических молекул РНК определенного состава, которые служат в качестве искусственных мРНК, (ii) разработка систем трансляции in vitro, которые могут использоваться для перевода синтетических мРНК в белок и (iii) экспериментальной и теоретической генетической работы, в ходе которой было установлено, что код был записан трехбуквенными «словами» (кодоны ). Сегодня наше понимание генетического кода позволяет предсказывать аминопоследовательность белковых продуктов десятков тысяч генов, последовательности которых определяются в исследованиях генома.

РНК-полимераза очищенный

Биохимическая очистка и характеристика РНК-полимеразы из бактерии Escherichia coli позволили понять механизмы, посредством которых РНК-полимераза инициирует и останавливает транскрипцию, и как эти процессы регулируются для регулирования экспрессии гена (т.е. включения и выключения генов). После выделения РНК-полимеразы E. coli были идентифицированы три РНК-полимеразы эукариотического ядра, а также те, которые связаны с вирусами и органеллами. Исследования транскрипции также привели к идентификации многих белковых факторов, влияющих на транскрипцию, включая репрессоры, активаторы и энхансеры. Доступность очищенных препаратов РНК-полимеразы позволила исследователям разработать широкий спектр новых методов изучения РНК в пробирке и непосредственно привела ко многим последующим ключевым открытиям в биологии РНК.

1966–1975

Первая полная нуклеотидная последовательность биологической молекулы нуклеиновой кислоты

Хотя определение последовательности белков становилось несколько рутинным, методы секвенирования нуклеиновых кислот были недоступны до середины 1960-х годов. В этой основополагающей работе конкретная тРНК была очищена в значительных количествах, а затем разрезана на перекрывающиеся фрагменты с использованием различных рибонуклеаз. Анализ подробного нуклеотидного состава каждого фрагмента предоставил информацию, необходимую для определения последовательности тРНК. Сегодня анализ последовательностей гораздо более крупных молекул нуклеиновых кислот в высшей степени автоматизирован и намного быстрее.

Эволюционное изменение гомологичных последовательностей РНК выявляет закономерности сворачивания

Дополнительные молекулы тРНК были очищены и секвенированы. Первый сравнительный анализ последовательностей был проведен и показал, что последовательности изменялись в ходе эволюции таким образом, что все тРНК могли складываться в очень похожие вторичные структуры (двумерные структуры) и имели идентичные последовательности во многих положениях (например, CCA в 3-х позициях). ' конец). Радиальная четырехлепестковая структура молекул тРНК называется «структурой клеверного листа» и является результатом эволюции последовательностей с общим происхождением и общей биологической функцией. С момента открытия тРНК клеверного листа сравнительный анализ множества других гомологичных молекул РНК привел к идентификации общих последовательностей и паттернов сворачивания.

Первая полная геномная нуклеотидная последовательность

3569 нуклеотидная последовательность все гены РНК бактериофага MS2 были определены большой группой исследователей в течение нескольких лет, и о них сообщалось в серии научных статей. Эти результаты позволили проанализировать первый полный геном, хотя и чрезвычайно крошечный по современным меркам. Было выявлено несколько неожиданных особенностей, включая гены, которые частично перекрывают друг друга, и первые признаки того, что разные организмы могут иметь несколько разные схемы использования кодонов.

Обратная транскриптаза может копировать РНК в ДНК

Были показаны ретровирусы иметь геном одноцепочечной РНК и реплицироваться через промежуточную ДНК, что является обратным обычному пути транскрипции ДНК-РНК. Они кодируют РНК-зависимую ДНК-полимеразу (обратная транскриптаза ), которая необходима для этого процесса. Некоторые ретровирусы могут вызывать заболевания, в том числе некоторые, связанные с раком, и ВИЧ-1, вызывающий СПИД. Обратная транскриптаза широко используется в качестве экспериментального инструмента для анализа молекул РНК в лаборатории, в частности преобразования молекул РНК в ДНК до молекулярного клонирования и / или полимеразной цепной реакции (ПЦР).

РНК-репликоны быстро развиваются

Биохимические и генетические анализы показали, что ферментные системы, которые реплицируют вирусные молекулы РНК (обратные транскриптазы и РНК-репликазы), не имеют возможности молекулярной коррекции 'Экзонуклеазой), и что последовательности РНК не получают преимущества от обширных систем репарации, аналогичных тем, которые существуют для поддержания и репарации последовательностей ДНК. Следовательно, геномы РНК, по-видимому, подвержены значительно более высокой скорости мутаций, чем геномы ДНК. Например, мутации в ВИЧ-1, которые приводят к появлению вирусных мутантов, нечувствительных к противовирусным препаратам, являются обычным явлением и представляют собой серьезную клиническую проблему.

Последовательности рибосомной РНК (рРНК) обеспечивают запись эволюционного история всех форм жизни

Анализ последовательностей рибосомных РНК большого числа организмов показал, что все существующие формы жизни на Земле имеют общие структурные и последовательные особенности рибосомной РНК, отражающие общее происхождение. Картирование сходства и различий между молекулами рРНК из разных источников дает четкую и количественную информацию о филогенетических (т. Е. Эволюционных) отношениях между организмами. Анализ молекул рРНК привел к идентификации третьего основного царства организмов, архей, в дополнение к прокариотам и эукариотам.

Добавлены некодированные нуклеотиды к концам молекул РНК

Молекулярный анализ молекул мРНК показал, что после транскрипции мРНК имеют нуклеотиды, не кодируемые ДНК, добавленные к их 5'- и 3'-концам (гуанозиновые кепки и поли-A, соответственно). Также были идентифицированы ферменты, которые добавляют и поддерживают универсальную последовательность CCA на 3'-конце молекул тРНК. Эти события являются одними из первых обнаруженных примеров процессинга РНК, сложной серии реакций, необходимых для преобразования первичных транскриптов РНК в биологически активные молекулы РНК.

1976–1985

Малые молекулы РНК в большом количестве присутствуют в ядре эукариот

Молекулы малых ядерных РНК (мяРНК) были идентифицированы в эукариотическом ядре с помощью иммунологических исследований с аутоиммунными антителами, которые связываются с небольшими ядерными рибонуклеопротеиновыми комплексами (мяРНП; комплексы мяРНК и белка). Последующие биохимические, генетические и филогенетические исследования установили, что многие из этих молекул играют ключевую роль в основных реакциях процессинга РНК внутри ядра и ядрышка, включая сплайсинг РНК, полиаденилирование и созревание рибосомных РНК.

Молекулы РНК требуют специфической сложной трехмерной структуры для активности

Подробная трехмерная структура тРНК молекулы были определены с помощью рентгеновской кристаллографии и выявили очень сложные компактные трехмерные структуры, состоящие из третичных взаимодействий, лежащих в основе вторичной структуры клеверного листа. Ключевые особенности третичной структуры тРНК включают коаксиальную укладку соседних спиралей и не-Watson-Crick взаимодействия между нуклеотидами внутри апикальных петель. Дополнительные кристаллографические исследования показали, что широкий спектр молекул РНК (включая рибозимы, рибопереключатели и рибосомные РНК ) также складываются в специфические структуры, содержащие множество трехмерных структурных мотивов.. Способность молекул РНК принимать специфические третичные структуры важна для их биологической активности и является результатом одноцепочечной природы РНК. Во многих отношениях сворачивание РНК в большей степени аналогично сворачиванию белков, а не многократно повторяющейся складчатой ​​структуре двойной спирали ДНК.

Гены обычно прерываются интронами, которые должны быть удалены путем сплайсинга РНК

Анализ зрелых молекул эукариотической информационной РНК показал, что они часто намного меньше, чем последовательности ДНК, которые их кодируют. Было показано, что гены являются прерывистыми, состоящими из последовательностей, которых нет в конечной зрелой РНК (интроны ), расположенных между последовательностями, которые сохраняются в зрелой РНК (экзоны ). Было показано, что интроны удаляются после транскрипции посредством процесса, называемого сплайсинг РНК. Сплайсинг РНК-транскриптов требует высокоточной и скоординированной последовательности молекулярных событий, состоящей из (а) определения границ между экзонами и интронами, (б) расщепления цепи РНК именно в этих сайтах и ​​(в) ковалентного связывания (лигирования) Экзоны РНК в правильном порядке. Открытие прерывистых генов и сплайсинга РНК было совершенно неожиданным для сообщества биологов, занимающихся РНК, и стало одним из самых шокирующих открытий в исследованиях молекулярной биологии.

Альтернативный сплайсинг пре-мРНК генерирует множество белков из одного гена.

Подавляющее большинство кодирующих белок генов, кодируемых в ядре клеток многоклеточных животных, содержат несколько интронов. Во многих случаях было показано, что эти интроны процессируются более чем по одному паттерну, таким образом создавая семейство родственных мРНК, которые различаются, например, включением или исключением определенных экзонов. Конечным результатом альтернативного сплайсинга является то, что один ген может кодировать ряд различных белковых изоформ, которые могут проявлять множество (обычно связанных) биологических функций. Действительно, большинство белков, кодируемых геномом человека, генерируется путем альтернативного сплайсинга.

Открытие каталитической РНК (рибозимы)

Была разработана экспериментальная система, в которой интронсодержащий предшественник рРНК из ядро мерцательного простейшего Tetrahymena могло быть сплайсировано in vitro. Последующий биохимический анализ показывает, что этот интрон группы I был самосплайсингом; то есть РНК-предшественник способна проводить полную реакцию сплайсинга в отсутствие белков. В отдельной работе было показано, что РНК-компонент бактериального фермента рибонуклеаза P (комплекс рибонуклеопротеин ) катализирует его реакцию процессинга тРНК в отсутствие белков. Эти эксперименты стали вехами в биологии РНК, поскольку они показали, что РНК может играть активную роль в клеточных процессах, катализируя определенные биохимические реакции. До этих открытий считалось, что биологический катализ был исключительно сферой белковых ферментов.

РНК, вероятно, имела решающее значение для эволюции пребиотиков

Открытие каталитической РНК (рибозимы ) показали, что РНК может как кодировать генетическую информацию (например, ДНК), так и катализировать определенные биохимические реакции (например, белковые ферменты ). Это осознание привело к гипотезе мира РНК, предположению, что РНК могла сыграть решающую роль в эволюции пребиотиков в то время, когда появились молекулы с более специализированными функциями (ДНК и белки). доминировать над кодированием и катализом биологической информации. Хотя нам невозможно узнать ход эволюции пребиотиков с какой-либо уверенностью, наличие функциональных молекул РНК с общим происхождением у всех современных форм жизни является сильным аргументом в пользу того, что РНК широко присутствовала во времена последний общий предок.

Интроны могут быть мобильными генетическими элементами

Некоторые самосплайсинговые интроны могут распространяться по популяции организмов путем «самонаведения», вставляя свои копии в гены в сайты, в которых ранее не было интрона. Поскольку они самосплайсируются (то есть они удаляются на уровне РНК из генов, в которые они вставлены), эти последовательности представляют собой транспозоны, которые генетически молчащие, т.е. они не мешают экспрессии ген, в который они вставляются. Эти интроны можно рассматривать как примеры эгоистичной ДНК. Некоторые мобильные интроны кодируют эндонуклеазы самонаведения, ферменты, которые инициируют процесс самонаведения путем специфического расщепления двухцепочечной ДНК в месте или рядом с сайтом встраивания интрона для аллелей, лишенных интрона. Мобильные интроны часто являются членами семейств самосплайсинговых интронов группа I или группа II.

Сплайсосомы опосредуют сплайсинг ядерной пре-мРНК

Интроны удаляются из ядерных пре-мРНК с помощью сплайсосом, больших рибонуклеопротеиновых комплексов, состоящих из мяРНК и белковых молекул, состав и молекулярные взаимодействия которых изменяются в ходе реакции сплайсинга РНК. Сплайсосомы собираются на сайтах сплайсинга и вокруг них (границы между интронами и экзонами в несплайсированной пре-мРНК) в предшественниках мРНК и используют взаимодействия РНК-РНК для идентификации критических нуклеотидных последовательностей и, возможно, для катализирования реакций сплайсинга. Ядерные интроны пре-мРНК и связанные со сплайсосомой мяРНК обнаруживают сходные структурные особенности с самосплайсинговыми интронами группы II. Кроме того, путь сплайсинга ядерных интронов пре-мРНК и интронов группы II имеет сходный путь реакции. Эти сходства привели к гипотезе о том, что эти молекулы могут иметь общего предка.

1986–2000

Последовательности РНК можно редактировать внутри клеток

Предшественники матричной РНК из самых разных целый ряд организмов может быть переведен в белок. В этом процессе некодированные нуклеотиды могут быть вставлены в определенные сайты в РНК, а кодированные нуклеотиды могут быть удалены или заменены. был впервые обнаружен в митохондриях кинетопластид простейших, где было показано, что он очень обширен. Например, некоторые гены, кодирующие белок, кодируют менее 50% нуклеотидов, обнаруженных в зрелой транслируемой мРНК. Другие события редактирования РНК обнаруживаются у млекопитающих, растений, бактерий и вирусов. Эти последние события редактирования включают меньшее количество нуклеотидных модификаций, вставок и делеций, чем события в ДНК кинетопласта, но все же имеют высокое биологическое значение для экспрессии генов и ее регуляции.

Теломераза использует встроенный РНК-матрица для поддержания концов хромосом

Теломераза - это фермент, присутствующий во всех ядрах эукариот, который служит для поддержания концов линейной ДНК в линейных хромосомах ядра эукариот через добавление концевых последовательностей, которые теряются в каждом раунде репликации ДНК. До того, как теломераза была идентифицирована, ее активность была предсказана на основе молекулярного понимания репликации ДНК, которое указывало на то, что известные в то время ДНК-полимеразы не могли реплицировать 3'-конец линейной хромосомы из-за отсутствия матричной цепи.. Было показано, что теломераза представляет собой фермент рибонуклеопротеин, который содержит компонент РНК, который служит цепочкой-шаблоном, и белковый компонент, который обладает активностью обратной транскриптазы и добавляет нуклеотиды. к концам хромосомы с использованием внутренней матрицы РНК.

Рибосомная РНК катализирует образование пептидной связи

В течение многих лет ученые работали над определением того, какой белок (белки) в рибосоме ответственны за функцию пептидилтрансферазы во время трансляции, потому что ковалентное связывание аминокислот представляет собой одну из самых центральных химических реакций во всей биологии. Тщательные биохимические исследования показали, что экстенсивно депротеинизированные большие рибосомные субъединицы все еще могут катализировать образование пептидной связи, тем самым подразумевая, что искомая активность может заключаться в рибосомной РНК, а не в рибосомных белках. Структурные биологи с помощью рентгеновской кристаллографии локализовали пептидилтрансферазный центр рибосомы в высоко- консервативной области большой субъединицы рибосомной РНК (рРНК) который расположен в том месте внутри рибосомы, где связываются концы тРНК, несущие аминокислоты, и где нет белков. Эти исследования привели к выводу, что рибосома является рибозимом. Последовательности рРНК, составляющие рибосомный активный сайт, представляют собой некоторые из наиболее высококонсервативных последовательностей в биологическом мире. В совокупности эти наблюдения показывают, что образование пептидных связей, катализируемое РНК, было особенностью последнего общего предка всех известных форм жизни.

Комбинаторный отбор молекул РНК обеспечивает эволюцию in vitro

Были изобретены экспериментальные методы, которые позволили исследователям использовать большие, разнообразные популяции молекул РНК для проведения молекулярных экспериментов in vitro, в которых использовались мощные стратегии селективной репликации, используемые генетиками и которые соответствовали эволюции в пробирке. Эти эксперименты были описаны под разными названиями, наиболее распространенными из которых являются «комбинаторный отбор», «отбор in vitro» и SELEX (для «Систематическая эволюция лигандов путем экспоненциального обогащения» ). Эти эксперименты использовались для выделения молекул РНК с широким диапазоном свойств, от связывания с конкретными белками, до катализирования определенных реакций и связывания низкомолекулярных органических лигандов. Они одинаково применимы для выяснения взаимодействий и механизмов, которые являются известными свойствами встречающихся в природе молекул РНК, для выделения молекул РНК с биохимическими свойствами, которые неизвестны в природе. При разработке технологии отбора РНК in vitro были созданы лабораторные системы для синтеза сложных популяций молекул РНК, которые использовались в сочетании с отбором молекул с биохимической активностью, определяемой пользователем, и схемами репликации РНК in vitro. Эти шаги можно рассматривать как (а) мутация, (б) отбор и (в) репликация. Таким образом, вместе эти три процесса обеспечивают in vitro молекулярную эволюцию.

2001 - настоящее время

Многие мобильные элементы ДНК используют промежуточную РНК

Обнаружены переносимые генетические элементы (транспозоны), которые может реплицироваться посредством транскрипции в промежуточный продукт РНК, который впоследствии превращается в ДНК с помощью обратной транскриптазы. Эти последовательности, многие из которых, вероятно, связаны с ретровирусами, составляют большую часть ДНК ядра эукариот, особенно у растений. Геномное секвенирование показывает, что ретротранспозоны составляют 36% генома человека и более половины генома основных зерновых культур (пшеницы и кукурузы).

Рибопереключатели связывают клеточные метаболиты и контролируют экспрессию генов.

Сегменты РНК, обычно встроенная в 5'-нетранслируемую область огромного числа молекул бактериальной мРНК, оказывает сильное влияние на экспрессию генов посредством ранее не открытого механизма, который не предполагает участия белков. Во многих случаях рибопереключатели изменяют свою сложенную структуру в ответ на условия окружающей среды (например, температуру окружающей среды или концентрации определенных метаболитов), и структурные изменения контролируют трансляцию или стабильность мРНК, в которую встроен рибопереключатель. Таким образом, экспрессия генов может резко регулироваться на посттранскрипционном уровне.

Малые молекулы РНК регулируют экспрессию генов посредством посттранскрипционного подавления генов

Другой ранее неизвестный механизм, с помощью которого молекулы РНК действуют участвует в генетической регуляции, была обнаружена в 1990-х годах. Молекулы малых РНК, называемые микроРНК (миРНК) и малые интерферирующие РНК (миРНК), широко распространены в эукариотических клетках и обеспечивают посттранскрипционный контроль экспрессии мРНК. Они функционируют, связываясь со специфическими сайтами внутри мРНК и индуцируя расщепление мРНК через специфический путь деградации РНК, связанный с подавлением молчания.

Некодирующая РНК контролирует эпигенетические явления

В дополнение к их хорошо известным Роль в трансляции и сплайсинге, члены семейств некодирующих РНК (нкРНК), как недавно было обнаружено, выполняют функции защиты генома и инактивации хромосом. Например, взаимодействующие с piwi РНК (piRNA) предотвращают нестабильность генома в клетках зародышевой линии, в то время как Xist (X-неактивный-специфический транскрипт) необходим для инактивации X-хромосомы у млекопитающих.

Нобелевские лауреаты по биологии РНК
ИмяДатыНаграды
Альтман, Сидни род. 1939Нобелевская премия 1989 года по химии
Балтимор, Дэвид родился 1938Нобелевская премия по физиологии и медицине 1975 года
Барре-Синусси, Франсуаза родился 1947Нобелевская премия по физиологии и медицине 2008 года
Блэкберн, Элизабет родился 1948Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009 года
Бреннер, Сидней родился 1927Нобелевская премия по физиологии и медицине 2002 года
Чех, Томас родился в 1947 годуНобелевская премия по химии 1989 года
Крик, Фрэнсис 1916–2004Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года
Дульбекко, Ренато 1914–2012Нобелевская премия по физиологии и медицине 1975 года
Огонь, Эндрю год рождения 1959Нобелевская премия по физиологии и медицине 2006 г.
Уолтер Гилберт родился 1932Нобелевская премия по химии 1980 г.
Кэрол Грейдер родился 1961Нобелевская премия 2009 г. Премия по физиологии и медицине
Холли, Роберт 1922–1993Нобелевская премия 1968 года по физиологии и медицине
Джейкоб, Франсуа 1920–20131965 Нобель Премия по физиологии и медицине
Хорана, Х. Гобинд 1922–2011Нобелевская премия 1968 года по физиологии и медицине
Клуг, Аарон год рождения 19261982 Нобелевская премия по химии
Роджер Корнберг родился 1947Нобелевская премия по химии 2006 года
Мелло, Крейг родился 1960Нобелевская премия 2006 года по физиологии и медицине
Моно, Жак 1910–1976Нобелевская премия по физиологии и медицине 1965 года
Монтанье, Люк родился 1932Нобелевская премия по физиологии и медицине 2008 года
Ниренберг, Маршалл 1927–2010Нобелевская премия 1968 года по физиологии и медицине
Очоа, Северо 1905–1993Нобелевская премия по физиологии и медицине 1959 года
Темин, Ховард 1934–1994Нобелевская премия 1975 года по физиологии и медицине
Рамакришнан, Венкатраман год рождения 1952Нобелевская премия по химии 2009 г.
Ричард Робертс родился 1943Нобелевская премия по физиологии и медицине 1993 г.
Шарп Филип родился 1944Нобелевская премия 1993 г. в области физиологии и медицины
Стейтц, Томас 1940–2018Нобелевская премия по химии 2009 г.
Шостак, Джек 1952 г.р.Нобелевская премия по физиологии 2009 г. или Медицина
Тодд, Александр 1907–1997Нобелевская премия по химии 1957 года
Уотсон, Джеймс родился 1928Нобелевская премия 1962 года по физиологии и медицине
Уилкинс, Морис 1916–2004Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года
Йонат, Ада родился 1939Нобелевская премия по химии 2009 года
Литература
Последняя правка сделана 2021-05-23 14:21:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте