RNS-ek
RNS-ek 1. Az ősi RNS Világ: - az élet hajnalán 2. Egy már ismert RNS Világ: - a fehérjeszintézis ben résztvevő RNS-ek 3. Egy újonnan felfedezett RNS Világ: - szabályozó RNS-ek 4. Transzkripció
Ősi RNS Világ nukleotidok RNS ribozim katalizálja az RNS replikációt
A tyúk és tojás paradoxon Ma az információ hordozó a DNS, a DNS replikációját pedig enzimek segítik Hogyan tud egy kétkomponensű rendszer evolválódni? Mi volt először? - Az enzim nem lehetett először, mert nem volt ami kódolja - A DNS nem lehetett először, mert egy funkcióképes enzim kódja egyetlen lépésben nem alakulhatott ki. Egy többlépéses folyamat során a köztes lépések elvesztek volna az evolúció süllyesztőjében, mert értelmetlenek 1 lépéses evolúció: RNS!!!! Az RNS Világ Hipotézis Carl Woese Alexander Rich
Az RNS szerkezete Elsődleges szerkezet foszfát 3 vég Másodlagos szerkezet (H kötések) ribóz foszfodiészter kötés 5 vég
ATP
A fehérjeszintézis RNS-ei RNS típusok Kódoló Nem-kódoló Fehérjeszintézis Fehérje szintézis mrns rrns trns
Hírvivő (m)rns Fehérjét kódol Nem stabil, felezési ideje: percek, órák Prokariótáknál: a transzkripció és transzláció folyamata időben és térben kapcsolt instabilitás: a prokarióta mrns-ek átlagos élettartama 1-3 perc policisztronos messenger RNS-ek (génen: operonok). operon 1 gén Eukariótáknál: az eukarióta gének általában nem alkotnak operont, egyenként íródnak át pre-mrns-ek képződnek, melyek módosulnak az érés során: splicing, capping, polya farok alternatív mrns érési folyamatok: egy RNS szálon több üzenet
Riboszómális (r)rns a riboszóma felépítésében vesz részt fehérjékkel együtt egyszálú, helyenként önmagával bázispárokat képez a fehérjékkel összekapcsolódva alakítja ki a riboszóma-alegységeket egy kis és egy nagy alegység összekapcsolódásával jön létre egy riboszóma Eukarióta riboszómális RNS-ek: Mitokondrium: 12S, 16S Citoplazma: - Nagy alegység: 28S, 5.8S, 5S - Kis alegység: 18S 16S RNS riboszóma
Szállító (t)rns akceptor kar D hurok T( CG) hurok Vátozó hurok szabad aminosavakat visz a riboszómákhoz» szállító 60-95 nukleotidból állnak Francis Crick: Adaptor Hipotézis egyszálú, de helyenként önmagával bázispárokat képez» másodlagos szerkezete: lóhere antikodon kar Egy példa: trna Leu UUG Leucil-tRNS szintetáz leucil-trna Leu UUG A mitokondriumok saját fehérjeszintetizáló rendszerében számuk 22 (39 antikodon hiányzik) Emberi genom: 516 trna 49 család 12 antikodon hiányzik! A trns-ek mérete, szerkezete, részei: akceptor kar, a 3'-végen -CCA szekvencia "antikodon kar", hurkában az antikodon D-hurok, T(ΨCG)-hurok Sok módosított bázist tartalmaznak, melyek a transzkripció után alakulnak ki l ö t y ö g é s
Nem-kódoló RNS-ek
Meglepetések (Nem-kódoló RNS-ek: egy új RNS Világ) A korábban ismert RNS-ek csak a jéghegy csúcsát jelentik, további meglepetések várhatók (1) Teljesen új RNS családok felfedezése Új RNS funkciók: szabályozás (2) Az emberi genom több mint 90%-a transzkripciós aktivitást mutat (3) Multigénes transzkripció: egy RNS szálon több üzenet (4) Az emberi gének több mint 70%-ának mindkét DNS szála leíródik (5) Konzervatív nem-kódoló régiók (eddig csak a fehérjéknél volt ismert) A sejt inkább egy RNS gépezet, mint fehérje gépezet? Az effektor (végrehajtó) molekulák azért fehérjék!
RNS féleségek - funkció szerinti csoportok RNS típusok Kódoló Nem-kódoló Fehérje szintézis Genetikai szabályozás RNS érés export DNS szintézis Transzpozon kontroll Enzim* mrns rrns trns Fehérjeszintézis * Az enzim funkcióval a ribozimek rendelkeznek; ezek az RNS-ek szerepelnek más kategóriákban is
Nem-kódoló RNS-ek Nem-kódoló RNS-ek - 1 Genetikai szabályozás Általános transzkripció szabályozás RNSi-alapú gén csendesítés Epigenetikai szabályozás hosszú RNS-ek cis-antiszensz szabályozásban Splicing szabályozók Hosszú RNS-ek a transz-ható szabályozásban snrns (U1 U2) SRA1 7SK mirns sirns XIST H19 HBII-85 snorns HOTAIR HBII-52 snorns TSIX AIR
Nem-kódoló RNS-ek Nem-kódoló RNS-ek - 2 RNS érés Splicing Vágás Bázis módosítás snrns RNázP (pre-trns) Rnáz MIRP (pre-rrns) snorns (rrns) scarns (snrns)
Nem-kódoló RNS-ek Nem-kódoló RNS-ek 3-6 DNS szintézis export Transzpozon kontroll Enzim funkció TERC Y RNS Rnáz MRP 7SL RNS pirns Endo-siRNS Ribozimek* * A ribozimek szerepelnek más kategóriákban is
Ribozimek: - az ősi RNS világ relikviái? Kalapácsfej ribozim Funkció: 1. A foszfodiészter kötés elbontása: saját és más RNS-eké; - pl. RNáz P trns prekurzort emészt 1. Peptidil-transzferáz aktivitás a riboszómákon: 50S riboszóma rrns-ei 2. Autokatalitikus splicing ribozim RNS vágás elvágott RNS-ek
Kis magi RNS-ek (snrns-ek) U7 (1) Spliceoszómális snrns 9 RNS (106-186 nt)- 5: nagy spliceoszómában (U1, U2, U4, U5, U6): GU-AG intronok (U1: 16 gén, U6: 46 gén - 4: kis spliceoszómában (U4atac, U6atac, U11, U12) : AU-AC intronok (2) Nem-spliceoszómális snrns Egy-kópiás RNS-ek Különböző funkciók, 3 példa: U7: hisztonok 3 -végének processzálása 7SK: ptefb RNA-polI elongációs faktor negatív szabályozása Y RNS család (3 tag): DNS replikáció és sejtosztódás szabályozása (3) Kis magvacska RNS (snorns) Fő funkció: rrns-ek kémiai módosítása (4) Kis Cajal test RNS (scarna) Funkció: spliceoszómális snrns-ek kémiai módosítása
Antiszensz RNS-ek
Antiszensz RNS-ek Természetes antiszensz transzkriptumok (natural antisense transcrips; NATs): Transz-antiszensz RNS-ek - mikro RNS-ek (mirns-ek) szabályozása alatt áll a gének jelentős része: 1 mirns több gén; 1 gén több mirns - endogén sirns-ek - piwi RNS-ek Cisz-antiszensz RNS-ek - átfedő antiszensz RNS-ek A gének egy jelentős része átfedő antiszensz RNS-ek szabályozása alatt áll - mikro RNS-ek Cisz pozíció: Transz pozíció: közel (átfedően) található a génhez távol található a géntől
Mikro RNS-ek
ő
ő
Endogén sirns-ek SEJTMAG RNS duplikáció retrotranspozíció duplikáció és inverzió mrns antiszensz transzkriptum CITOPLAZMA Dicer hajtű sirns RISC si: small interfering; kis interferáló mrns vágás
pirns-ek (A) DETEKCIÓ primerpirnas szensz transzpozon antiszensz transzpozon pirna klaszter (B) AMPLIFIKÁCIÓ piwi protein transzpozon transzkriptum elvágott transzpozon transzkriptum pirna klaszter transzkriptum DNS METILÁCIÓ HISZTON MÓDOSÍTÁS (METILÁCIÓ) (C) REPRESSZIÓ pirns: piwi fehérjével kölcsönhatásban álló RNS
ő Átfedő RNS-ek - hosszú cisz-antiszensz átfedő RNS-ek
Konzervatív RNS-ek HAR - A nem-kódoló RNS-ek tettek bennünket emberré? ő ő ő