MARN

Chủ đề 7: mARN
1. Nguyễn Thị Thảo
2. Ngô Thị Thanh Thảo
3. Bùi Thị Hoàng Yến
4. Nguyễn Văn Minh
5. Nguyễn Đình Tạo

6. Nguyễn Thị Huệ
7. Đào Thị Nga
8. Vũ Văn Phước
9. Trịnh Thị Hào
10. Đặng Thanh Thuỷ
Thành viên của nhóm
Đặc điểm mARN

Hoàn thiện mARN

Đọc sửa mARN

Cấu trúc của mARN ở prokaryot
Cấu trúc của mARN ở Eukaryot
3’
5’ UTR
3’ UTR
Vùng mã hoá
AAAAAAAAAAAA
7mG
mARN trưởng thành
Bộ ba mở đầu
Bộ ba kết thúc
5` UTR
5`UTR thường chứa 1 vị trí liên kết với ribosom.
Cú chi?u d�i khỏc nhau có thể dài từ 100 đến hơn 1000 nucleotit.
Cú th? l� v? trớ tuong tỏc c?a m?t s? protein cú ch?c nang kỡm hóm quỏ trỡnh d?ch mó.

3` UTR
Quy định tính bền vững của mARN và hiệu suất dịch mã.
Ở một số mARN đầu này có cấu trúc kẹp tóc.
Là vị trí tương tác của protein nhằm bảo vệ mARN khỏi nuclease
Hoàn thiện mARN

Lắp mũ m7G
Gắn đuôi poliA
Cắt bỏ các intron và nối các exon
pre-mRNA
intron
exon
exon
AAAAAAA200
M7G
nhân
Tế bào chất
cap
poly(A) tail
Quá trình biến đổi tiền mARN
Lắp mũ
Bước này được thực hiện sau khi enzym ARNpolimerase II đã tổng hợp được một đoạn tiền mARN dài khoảng 20-30
Gắn thêm một nucleotit bị cải biến là 7-methylguanosin (7-mG).
- Mũ được gắn nhờ:
+ Enzym guanyltransferase: nối GTP với nucleotit đầu tiên của mARN bằng liên kết triphotphat 5’-5’.
+ Enzym methyl trasferase gắn nhóm –CH3 vào nitơ số 7 của vòng guanin, đồng thời gắn thêm cả vào nhóm 2’-OH của đường ribose của 2 nucleotit kế tiếp.

Mũ 7-mG
5’-5’triphophat
Các chức năng cơ bản của mũ

Bảo vệ đầu 5’ của mARN khỏi bị phân hủy bởi exonuclease trong tế bào chất.
Làm tín hiệu cho ribosom nhận biết điểm khởi đầu của phân tử mARN.
Tăng cường khả năng dịch mã của mARN.
Góp phần vận chuyển mARN ra khỏi tế bào chất.
Tăng hiệu quả cắt nối mARN.

Gắn đuôi poly A
Đầu 3’ của phân tử tiền mARN được sửa đổi bằng cách gắn vào một trình tự poly A có thể dài tới 250 base adenin.
Cần có một tín hiệu trên phân tử tiền mARN:
5’-AAUAAA- 3’ nằm gần đầu phân tử tiền mARN; khoảng 11-20 base tiếp theo có trình tự YA (y=pyrimidin); tiếp đến là đoạn trình tự giàu GU nằm xuôi dòng.
- Có sự tham gia của các protein: CPSF (liên kết với trình tự 5’-AAUAAA- 3’ ), CF1 (liên kết mARN trình tự giàu GU), CF2 (yếu tố cắt mARN), enzym poli A polimerase (PAP), nhân tố kích thích cắt (CStF) và protein liên kết với trình tự poliA (PABP) còn gọi là PAB II.
- Khi các protein và enzym trên hình thành một phức hệ poliadenin hoá hoàn chỉnh liên kết với mARN, phân tử mARN được cắt tại vị trí 5’-CA-3’ khi đó mARN có đầu 3’ tự do được gắn đuôi poliA bởi hoạt động của PAP.
Chức năng của PolyA
Tăng thời gian tồn tại, tính ổn định của mARN.
Tăng khả năng dịch mã của mARN.
Bảo vệ đầu 3’ của mARN khỏi exonuclease.
Cắt bỏ các intron
Gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: nhóm 2’OH của nucleotit A ở trình tự điểm phân nhánh tương tác với liên kết photphodieste ở đầu 5’ của G thuộc trình tự GU (điểm cắt đầu 5’).
Trước tiên liên kết photphodieste bị phá vỡ, giải phóng đầu 5’- G của intron và đầu này được gắn với trình tự điểm phân nhánh. Lúc này intron hình thành một cấu trúc vòng.

- Giai đoạn 2: đầu 3’ của của intron bị cắt sau G của trình tự AG (điểm cắt đầu 3’), intron được giái phóng ra và 2 exon được nối với nhau.
Qúa trình cắt bỏ nhờ sự xúc tác của một nhóm các ribonucleoprotein nhân có kích thước nhỏ, giàu uracil (snRNP), phổ biến nhất là U1, U2, U4, U5 và U6
- Mçi snRNP gåm 1 ph©n tö U-ARN, trõ U4 vµ U6 tån t¹i d­íi d¹ng kÕt cÆp t­¬ng ®ång cña c¸c base trong cïng mét ph©n tö snRNP.
- Thµnh phÇn ARN cña snRNP t­¬ng t¸c víi tr×nh tù tÝn hiÖu c¾t bá b»ng c¸ch kÕt cÆp theo nguyªn t¾c bæ sung cña c¸c base.
Quá trình cắt bỏ intron của phân tử tiền mARN ở Eukaryote
Tiền mARN
Vị trí cắt đầu 5’
Vị trí cắt đầu 3’
Exon 1
Intron
Exon 2
Trình tự tạo vòng
Sự hình thành cấu trúc vòng
Cắt đầu 3’ và nối các Exon
Các Exon được nối với nhau
Cấu trúc vòng
Sự hình thành phức hệ cắt intron
Tiền mARN
Vị trí cắt đầu 5’
Vị trí cắt đầu 3’
Exon 1
Intron
Exon 2
Trình tự điểm phân nhánh
U1, U2
Exon 1
Intron
Exon 2
U5, U4/6
U1
U2
U1
U2
U4/6
U5
Intron
Exon 1
Exon 1
Exon 2
5’
3’
Phức hệ cắt Intron
5’
5’
3’
3’
GU
AG
Các phân tử mARN được hoàn thiện theo các cách khác nhau
Tiền mARN có thể được hoàn thiện bằng nhiều cách khác nhau để tạo ra nhiều loại phân tử mARN hoàn chỉnh khác nhau trước khi được sử dụng làm khuôn tạo thành protein.

Exon 1
Exon 3
Exon 2
Cắt nối
Exon 1
Exon 2
Exon 3
Exon 1
Exon 3
Tiền mARN
- Ngoài ra, việc tồn tại các tín hiệu adenin hoá trình tự dài ngắn khác nhau trên tiền mARN cũng có thể dẫn đến tạo thành các phân tử mARN có độ dài ngắn khác nhau ở đầu 3’
XEM LẠi
Exon 1
Exon 3
Exon 2
Cắt bỏ
Exon 1
Exon 2
Exon 1
Exon 3
Poly A
Poly A
Khả năng tự cắt bỏ intron khỏi mARN
Ngoài phản ứng cắt bỏ intron trên, thì một số phân tử tiền mARN ở ty thể hoặc lục lạp có khả năng tự loại các intron và nối các exon mà không cần snRNP hoặc protein. Gồm có 2 nhóm khác nhau tuỳ thuộc vào cách thức xảy ra phản ứng là intron nhóm 1 và intron nhóm 2.
Intron nhóm 1
- Điều kiện: khi phân tử mARN và nuceotit G có nhóm OH ở vị trí 3’.
- Cơ chế cắt- nối: Sự có mặt của G dạng này dẫn đến việc cắt tại biên giới 5’ exon-intron, đồng thời G được gắn vào đầu intron vừa được giải phóng (bằng việc chuyển liên kết photphat từ đường này sang đường kia mà không ảnh hưởng đến liên kết photphodieste). Đầu tự do 3’OH của exon sẽ tương tác với nơi tiếp giáp 3’ intron-exon. Tiếp theo 2 exon được nối với nhau và intron tồn tại ở dạng cấu trúc vòng, cấu trúc này sau đó được chuyển sang dạng thẳng.


Intron nhóm 2
Điều kiện: Các intron chứa GU ở đầu 5’. Các đoạn nucleotit trong intron có thể tương tác tạo cặp với nhau. Sự thay đổi cấu trúc này làm cho phân tử mARN có khả năng tự xúc tác cho phản ứng cắt bỏ một đoạn nucleotit của chính nó
Cơ chế tự cắt: xảy ra tương tự phản ửng đòi hỏi xúc tác của snRNP. Nhưng trong phản ứng cắt này không hề có sự tham gia của bất kỳ yếu tố nào ngoài bản thân tiền mARN.

Khi mARN được lắp mũ m7G, gắn đuôi poliA và cắt bỏ intron thì chúng sẵn sàng cho sự vận chuyển từ nhân ra tế bào chất với sự tham gia của các protein exportin.

- Khi ARN đang liên kết với phức spliceosome nó không thể đi qua siêu lỗ màng nhân.
Vận chuyển mARN trưởng thành từ nhân ra tế bào chất
Một khi trong tế bào chất, một số protein bị tách ra và sau đó quay trở lại nhân cho một chu trình vận chuyển mARN khác. Một số protein khác ở lại trên mARN để kích thích sự dịch mã.
Độ bền vững của mARN
Trong tế bào vi khuẩn, các phân tử mARN bị phân huỷ rất nhanh (3-5phút).
Trong tế bào eukaryto, các phân tử mARN khá bền vững (khoảng 10 giờ). Tuy nhiên cũng có những mARN phân huỷ nhanh (30 phút hoặc ít hơn), thường đó là những mARN mã hoá cho các protein làm nhiệm vụ điều khiển hoạt động của gen. Các phân tử ARNm eucaryot kém bền do chúng mang các đoạn nucleotide đặc biệt tại đầu 3’ kích thích sự phân hủy ARNm.


Phản ứng đọc sửa mARN
Xảy ra trong tế bào chất.
Các nu của một số ARNm bị loại bỏ hoặc bị thay thế hoặc thêm một số nu. Trình tự nu trên ARNm khác với gen mà từ đó nó được phiên mã.
Được thực hiện nhờ các ARN phụ trợ (ARNg). Đầu 5’ của chúng có thể tạo liên kết với ARNm cần sửa, đầu 3’ mang đuôi poly U, các U sẽ chuyển trực tiếp từ đuôi này sang ARNm. Quá trình đọc sửa xảy ra từ đầu 3’.
Được phát hiện đầu tiên đối với ARNm mã cho protein ở ty thể của trùng mũi khoan, nó mang thêm một vài U khác với trình tự trên gen
Hầu hết các mARN trong ty thể của tế bào thực vật đều trải qua phản ứng đọc sửa mARN bằng cách thay thế C bằng U
Ở động vật, phản ứng đọc sửa ít xảy ra. Trường hợp đầu tiên đối với gen apolipo-protein B, gen đơn bản trong genome người
Phản ứng đọc sửa mARN
Hình: Thay đổi thông tin di truyền trên phân tử mARN của gen apo- B bởi cơ chế đọc sửa ARN
Xin c?m on!