פוליאדנילציה

מבנה טיפוסי של mRNA איקריוטי. בקצה ה-3' מופיע זנב הפוליאדנין

פוליאדנילציה (רב-אדנול, באנגלית: Polyadenylation) היא תהליך בגנטיקה שבו נוסף "זנב" המכיל כ-200–250 נוקלאוטידים מטיפוס אדנין לקצה 3' של מולקולת ה-mRNA.

התהליך מתרחש בתאים איקריוטיים ומתבצע לרוב מיד לאחר סיום תהליך השעתוק. כך, בתאים איקריוטיים, RNA בוגר מכיל זנב ארוך של פוליאדנין בקצה 3' שלו. בחלק מהגנים עשוי להתווסף זנב פוליאדנין באחד מתוך מספר אתרים בגן, בתופעה הידועה כפוליאדנילציה אלטרנטיבית (alternative polyadenylation) ולפיכך הפוליאדנילציה עשויה ליצור יותר מאפשרות אחת לתעתיק של גן מסוים, בדומה לשחבור חליפי.

לזנב הפוליאדנין חשיבות ליציבות ה-mRNA. הזנב מתקצר לאורך הזמן, וכשהוא קצר דיו ה-mRNA מפורק על ידי אנזימים. פוליאדנילציה עשויה להתרחש גם בחיידקים, אולם שם היא פועלת באופן הפוך בכך שהיא מעודדת (ולא מעכבת) את פירוק ה-RNA.

כיום סבורים שחשיבות התהליך היא בכך שהוא תורם ליציבות ה-mRNA, ומגביר את ביטוי ה-mRNA, וזאת במקרים שאותו mRNA נושא פוליאדנין במצב נורמלי.

רקע על RNA

ערכים מורחבים – RNA, mRNA

מולקולות RNA הן מולקולות ביולוגיות גדולות המורכבות מיחידות בניין של נוקלאוטידים: אדנין (A), ציטוזין (C), גואנין (G) ואורציל (U). מולקולות RNA נבנות (משועתקות על בסיס תבנית DNA. גדיל ה-RNA מסונתז, כמקובל בכתיב הגנטי, מקצה ה-'5 ועד לקצה ה-'3. ב-RNA שעובר פוליאדנילציה, נוסף זנב ה-poly(A) לקצה ה-3'.

RNA שליח (mRNA), הוא RNA שבו יש את האזור המקודד שמשמש כתבנית לתרגום לחלבון, ויתר ה-RNA בו הוא אזור לא מתורגם (untranslated regions; UTR). על אף שלאזורים אלו אין תרומה ישירה לרצף החלבון, נודעים להם תפקידי בקרה חשובים והם ממלאים תפקיד מכריע בקביעת היציבות של מולקולת ה-mRNA. בנוסף קיימים RNA שאינם מתורגמים (non-coding RNAs), שבדומה לאזורים לא מתורגמים, לרבים מהם עשויים להיות תפקידים בקרתיים.

פוליאדנילציה בגרעין

בפוליאדנילציה בגרעין התא זנב poly(A) נוסף ל-RNA בסוף השעתוק. במולקולות mRNA זנב ה-poly(A) מגן על המולקולה מפירוק אנזימטי בציטופלזמה ועוזר בסיום השעתוק, ייצוא ה-mRNA מהגרעין ובתרגום. כמעט כל ה-mRNA האוקריוטיים עוברים תהליך של פוליאדנילציה. יוצא מן הכלל הוא mRNA של היסטונים, שבו אין זנב poly(A) ובמקום זאת הוא מסתיים במבנה של stem-loop ורצף עשיר בפורינים.^[1][2]

הקומפלקס האחראי על פוליאדנילציה בגרעין של אוקריוטיים עובד על תוצרי RNA פולימראז II, כדוגמת pre-mRNA. קומפלקס החלבונים מבקע את מולקולת ה-RNA בקצה ה-3' ומוסיף זנב poly(A) בסופה. הביקוע מתבצע בעזרת אנזים CPSF ‏(Cleavage and polyadenylation specificity factor) ומתבצע בפועל 10–30 בסיסים במורד הזרם ביחס לאתר הקשירה. בדרך כלל באתר הקשירה מופיע מוטיב פוליאדנילציה AAUAAA, אך קיימים גם מוטיבים אחרים.^[3] שני חלבונים נוספים המעורבים בתהליך ומוסיפים ספציפיות לאתר הקשירה הם CstF ו-CFI:

• CstF נקשר לאזורים עשירים ב-GU במורד הזרם לאתר הקשירה של CPSF‏^[4]
• CFI מזהה אתרי UGUA ועשוי לגייס את CPSF גם באתרים ללא AAUAAA.‏^[5][6]

באדם רבים מאתרי הפוליאדנילציה מכילים מוטיב AAUAAA, אולם מוטיב זה פחות נפוץ בצמחים ובפטריות.^[7]

ה-RNA מבוקע לרוב לפני סוף השעתוק, כאשר CstF קשור לרנ"א פולימראז II. בתהליך הפירוק מעורב גם פקטור CFII. כאשר ה-RNA נחתך מתחילה פוליאדנילציה המזורזת על ידי פולימראז פוליאדנילציה או פולינוקלאוטיד אדנילטרנפרז. חלבון זה מרכיב את זנב ה-poly(A) באמצעות הוספה של יחידות של אדנוזין מונופוספט מאדנוזין טריפוספט ל-RNA תוך שבירה של פירופוספט. חלבון נוסף PAB2 נקשר לזנב ה-poly(A) הקצר שנוצר, ומגביר את הזיקה של פולימראז הפוליאדנילציה ל-RNA. כאשר אורך הזנב מגיע לכדי כ-250 בסיסים האנזים לא יכול להיקשר עוד ל-CPSF והפוליאדנילציה מסתיימת.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא פוליאדנילציה בוויקישיתוף

הערות שוליים

1. Davila Lopez, M.; Samuelsson, T. (2007). "Early evolution of histone mRNA 3' end processing". RNA. 14 (1): 1–10. doi:10.1261/rna.782308. PMC 2151031. PMID 17998288.
2. Marzluff, William F.; Gongidi, Preetam; Woods, Keith R.; Jin, Jianping; Maltais, Lois J. (2002). "The Human and Mouse Replication-Dependent Histone Genes". Genomics. 80 (5): 487–98. doi:10.1016/S0888-7543(02)96850-3. PMID 12408966.
3. Bienroth, S; Keller, W; Wahle, E (בפברואר 1993). "Assembly of a processive messenger RNA polyadenylation complex". The EMBO Journal. 12 (2): 585–594. PMC 413241. PMID 8440247.
4. Beaudoing, E.; Freier, S; Wyatt, JR; Claverie, JM; Gautheret, D (2000). "Patterns of Variant Polyadenylation Signal Usage in Human Genes". Genome Research. 10 (7): 1001–10. doi:10.1101/gr.10.7.1001. PMC 310884. PMID 10899149.
5. Venkataraman, K.; Brown, K. M.; Gilmartin, G. M. (2005). "Analysis of a noncanonical poly(A) site reveals a tripartite mechanism for vertebrate poly(A) site recognition". Genes & Development. 19 (11): 1315–27. doi:10.1101/gad.1298605. PMC 1142555. PMID 15937220.
6. Yang, Q.; Gilmartin, G. M.; Doublie, S. (2010). "Structural basis of UGUA recognition by the Nudix protein CFIm25 and implications for a regulatory role in mRNA 3' processing". Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (22): 10062–7. Bibcode:2010PNAS..10710062Y. doi:10.1073/pnas.1000848107.
7. Shen, Y.; Ji, G.; Haas, B. J.; Wu, X.; Zheng, J.; Reese, G. J.; Li, Q. Q. (2008). "Genome level analysis of rice mRNA 3'-end processing signals and alternative polyadenylation". Nucleic Acids Research. 36 (9): 3150–61. doi:10.1093/nar/gkn158. PMC 2396415. PMID 18411206.