- Xóa dấu in (Erasure)
5.5.2. Quá trình trưởng thành của tiền mRNA
Đến giai đoạn này tiền mRNA đã được hình thành, nhưng để chuyển thành dạng hoạt động, phân tử này phải trải qua một bước biến đổi mới: quá trình cắt nối (splicing).
Mơ hình của sự cắt nối (splicing)
Trong quá trình trưởng thành, tiền mRNA bị tác động bởi: Sự cắt đứt và loại bỏ intron.
Nối các đoạn còn lại tương ứng với các exon, để cuối cùng tạo thành phân tử mRNA trưởng thành.
Những vị trí cắt nối ở những tiền mRNA được xác định bởi những trình tự khu trú ở hai đầu của intron
Việc ghép exon là một q trình địi hỏi sự chính xác cao, chỉ một sai sót của một nucleotide ở vị trí ghép exon sẽ dẫn tới sự dịch mã sai. Trình tự các base của hàng trăm nối intron-exon của tiền mRNA đã được biết.
119 Những trình tự này khác nhau tùy theo loài động vật, nhưng chúng đều có một trình tự consensus chung là: trình tự các base của một intron bắt đầu bằng GU (5’) và kết thúc bằng AG (3’). Ở động vật có xương sống, trình tự consensus đầu 5’gồm AGGUAAGU, đầu 3’ gồm một chuỗi giàu pyrimidine (U/C) và kết thúc bằng 1 trình tự khơng thay đổi AG. Các intron có một vị trí quan trọng ở bên trong, vị trí này nằm ở vùng nucleotide upstream (-20) cho tới (-50). Vị trí này có tên là vị trí tách nhánh (hay vịng thịng lọng) và có AMP (A của nhánh).
Hình 5.9: Tín hiệu cắt – nối 5’, 3’ và vị trí tách nhánh A (Weber M. et al., 2007)
Những dạng trung gian được tạo thành trong quá trình cắt nối tiền mRNA Cơ chế của sự cắt nối intron-exon có thể được chia làm hai bước sau:
Bước 1: cắt liên kết phosphodiester nối exon trước (exon 1) và đầu 5’ của intron. Sau đó một liên kết 2’-5’ phosphodiester được tạo ra giữa A (vị trí tách nhánh) và phosphate 5’ của intron, một nhánh tạo thành ở vị trí này dưới dạng trung gian “vịng thịng lọng” (lariat). Lúc này exon 1 có đầu 3’-OH.
Bước 2: tạo thành vết cắt thứ 2 ở 3’ của intron (cuối intron và đầu của exon 2) và ghép hai exon với nhau, tạo thành liên kết giữa 3’-OH của exon 1 và 5’-P của exon 2. Giải phóng vịng thịng lọng, vịng này bị phân hủy bởi nuclease của tế bào.
Vai trò của những snRNP (small nuclear ribonucleoprotein) và spliceosome
(phân tử cắt nối)
Nhân tế bào eukaruote có nhiều loại snRNA kích thước nhỏ (small RNA). Các phân tử này tương đối ngắn (<200 nucleotide) chứa nhiều uracil và có vai trị quan trọng trong q trình cắt nối. Có 5 loại liên quan tới dạng cắt nối là U1, U2, U4, U5 và U6. Mỗi snRNA kết hợp với nhiều protein để hình thành snRNP.
Sn RNP = snRNA + protein
120 Quá trình cắt nối được thực hiện với sự tham gia của spliceosome. Spliceosome là một phức hợp phân tử di chuyển trên intron được loại bỏ, chứa nhiều loại snRNP. Mỗi loại tham gia vào sự nhận biết ba vị trí chính trên intron (nối 5’, nối 3’ và vị trí A).
- U1 nhận biết nối 5’.
- U2 kết hợp với vị trí tách nhánh. - U5 nhận biết vị trí nối 3’.
- U6 có thể tham gia vào phản ứng xúc tác.
- U 4 tách khỏi spliceosome, ngay trước hoặc trong quá trình cắt đầu tiên ở 5’. Những snRNA có thể là những nhân tố chính của tác dụng xúc tác của spliceosome so với những protein. Tuy nhiên, toàn bộ spliceosome cần thiết để đảm bảo quá trình cắt nối, tức sự sắp đặt, nối tiếp đúng chỗ các exon.
Sự cắt nối quan trọng trong sự kiểm soát biểu hiện gene, vì các exon có thể được ráp nối theo nhiều cách, cho phép nhiều polypeptide khác nhau sinh ra từ một gene. Sự cắt nối luân phiên thông thường ở côn trùng và động vật có xương sống, với hai hay ba protein khác nhau sinh ra từ một gene. Trong nhiều trường hợp, sự biểu hiện gene được điều hòa bởi sự thay đổi cách cắt nối mRNA trong các giai đoạn khác nhau của sự phát triển hay trong các mô khác nhau.