Μηχανισμοί Μεταμεταγραφικού Ελέγχου

Transcript

1 Μηχανισμοί Μεταμεταγραφικού Ελέγχου Δημήτρης Λ. Κοντογιάννης, PhD Ερευνητής Β, Ινστιτούτο Ανοσολογίας ΕΕΠΑ Αθήνα Crowne-Plaza

2 Μεταμεταγραφικοί Μηχανισμοί Χρήσης- Τα Βασικά... ΕΕΠΑ Αθήνα Crowne-Plaza

3 Μηχανές ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης- Ροή γονιδιακής πληροφορίας Καθορισμός Γονιδίωμα (Γονίδια) Μεταγράφωμα (RNAs) Ροή Χρήση Ρίβωμα (RNPs) Πρωτέωμα (Πρωτεϊνες)

4 Ρύθμιση Γονιδιακής Έκφρασης Μεταμεταγραφικά Στάδια Χρήσης Αποικοδόμηση Παρακολούθηση Πιστοποίηση Έλεγχος Σταθερότητας Αδρανές DNA RNA μετάγραφο Μεταγραφή Ωρίμανση Έλεγχος Πυρηνικό- Κυτ/πλασματικής Μεταφοράς Έλεγχος Μετάφρασης Ενεργό Πυρήνας Κυτ/πλασμα Μέταμεταφραστικός έλεγχος Πρωτεϊνη Ενεργή Πρωτεϊνη

5 Η σύσταση των καθορίζει τη χρήση της γονιδιακής πληροφορίας μέσα από αλληλεπιδράσεις με Ριβονουκλεοπρωτεϊνες σε σύμπλοκα Μορφή ευκαρυωτικών μετά την ωρίμανση Keene JD., Nat. Rev. Gen., 2007

6 Χαρακτηριστικά πρωτεϊνικά μοτίβα αναγνώρισης RNA

7 Nature Reviews Molecular Cell Biology 3, (2002); MESSENGER-RNA-BINDING PROTEINS AND THE MESSAGES THEY CARRY

8 Καθορισμός χρήσης της γονιδιακής πληροφορίας μέσα από τις αλλαγές σύστασης των Ριβονουκλεοπρωτεϊνικών συμπλόκων Βιοσύνθεση Χρήση RBPs mirnas Μεταγραφή & Ωρίμανση RNP1 RNP2 RNP3 RNP4 Οργάνωση σε Πακέτα Χρήσης & λειτουργικές ομάδες Ενδοκυττάρια Τοποθέτηση Για επιλογή χρήσης Χωροχρονικός Καθορισμός Χρήσης

9 Ρύθμιση Γονιδιακής Έκφρασης Μεταμεταγραφικά Στάδια Χρήσης Αποικοδόμηση Παρακολούθηση Πιστοποίηση Έλεγχος Σταθερότητας Αδρανές DNA RNA μετάγραφο Μεταγραφή Ωρίμανση Έλεγχος Πυρηνικό- Κυτ/πλασματικής Μεταφοράς Έλεγχος Μετάφρασης Ενεργό Πυρήνας Κυτ/πλασμα Μέταμεταφραστικός έλεγχος Πρωτεϊνη Ενεργή Πρωτεϊνη

10 Ο Πυρηνικός Πόρος Xenopus Laevis Nucleoporins (30-50 proteins)= Nups

11 Ο Πυρηνικός Πόρος και η εξαγωγή τωνmrnps

12 Η εξαγωγή των mrnps-αλλαγές στη σύσταση των RBPS Καθώςτοπερνάαπότονπόρο,αλλάζειησύστασητουmRNP: Πυρηνικές RBPs αντικαθιστώνται με άλλες που βοηθούν την εξαγωγή(shuttling) και που έχουν και περαιτέρω δράσεις στο κυτ/πλασμα. Άλλες προσδένονται μόνο στο Κυτταρόπλασμα(αυτόματα ή/και μετά από επαγωγή) και παίζουν ρόλο στη μετάφραση ή την αποικοδόμηση

13 Ο Πυρηνικός Πόρος και η εξαγωγή των mrnps snrnp hnrnp snrbps hnrbps Nucleus Exportins/ Transportins & mrbps Cytosol Importins mrnp hnrnp mrbps hnrbps Σημαντικό σημείο ανίχνευσης Παθολογικής διεργασίας Στην μοριακή ιστοπαθολογία

14 Που θα πάει µετά το? Αυτό θα καθοριστεί από: cis-στοιχεία στα UTR αλληλεπιδράσεις µε ειδικές RBP δοµικές αλληλεπιδράσεις πχ. κυτ. Σκελετό ενδοκυττάρια σήµατα Ανάγκες κυττάρου για τη δηµιουργία «τοπικών» αποθεµάτων Που θα αποφασίσουν εάν το Που θα αποφασίσουν εάν το Θα πρέπει να µεταφραστεί, να Αποδοµηθεί ή να παραµείνει Σε κατάσταση «αδράνειας/συσσώρευσης»

15 Actin Actin Gurken Gurken Oskar Παραδείγµατα τοποθέτησης (localization) Vg1 C-myc Ash MAP2

16 MRNA LOCALIZATION: MESSAGE ON THE MOVE Nature Reviews Molecular Cell Biology 2, (2001)

17 Ρύθμιση Γονιδιακής Έκφρασης Μεταμεταγραφικά Στάδια Χρήσης Αποικοδόμηση Παρακολούθηση Πιστοποίηση Έλεγχος Σταθερότητας Αδρανές DNA RNA μετάγραφο Μεταγραφή Ωρίμανση Έλεγχος Πυρηνικό- Κυτ/πλασματικής Μεταφοράς Έλεγχος Μετάφρασης Ενεργό Πυρήνας Κυτ/πλασμα Μέταμεταφραστικός έλεγχος Πρωτεϊνη Ενεργή Πρωτεϊνη

18 Μηχανισµοί Αποδόµησης/Αποσταθεροποίησης RNA 1. Μηχανισµοί Παρακολούθησης/Πιστοποίησης για την καταστροφή «λανθασµένων» µηνυµάτων ( surveillance) 2. Μηχανισµοί αποδόµησης για τον περιορισµό της µετάφρασης/ 2. Μηχανισµοί αποδόµησης για τον περιορισµό της µετάφρασης/ πρωτεϊνοσύνθεσης ( turnover)

19 Μηχανισµοί Παρακολούθησης/Πιστοποίησης για την καταστροφή «λανθασµένων» µηνυµάτων I: surveillance Αν προκύψουν λάθη, η διακοπεί η διαδικασία της µεταγραφής ή του µατίσµατος τότε το RNA αποικοδοµείται από το εξώσωµα Στον Πυρήνα Εξώσωµα = Πολυπρωτεϊνικό Σύµπλοκο το οποίο περιλαµβάνει Τουλάχιστον 10 εξωριβονουκλεάσες (3-5 ) * *Saccharomyces cerevisiae

20 Μηχανισµοί Παρακολούθησης/Πιστοποίησης για την καταστροφή «λανθασµένων» µηνυµάτων IIα: Nonsense decay (NMD) Αποικοδόµηση πρίν από τη µετάφραση (κυτ/πλασµα) Για τις περιπτώσεις όπου λόγω λάθους µεταγραφής/µατίσµατος έχει προκύψει κωδικόνιο λήξης (UAA, UAG, or UGA) στο αναγνωστικό πλαίσιο Αποφυγή παραγωγής «λανθασµένων» πρωτεϊνών Σηµατοδοτείται εάν, κατά τη µετάφραση, εµφανισθέι κωδικόνιο λήξης πρίν (5 ) από την θέση του σύζευξής εξονίου µε τη βοήθεια splicing RNPs. Η διαδικασία ανίχνευσης λάθους» αρχίζει στον πυρήνα

21 Μηχανισµοί Παρακολούθησης/Πιστοποίησης για την καταστροφή «λανθασµένων» µηνυµάτων IIβ: Nonsense decay (NMD) EJC proteins: RNPS1, Y14-Magoh SRm160, Aly/REF NMD proteins: Upf1, Upf2, Upf3a, Upf3b Nonsense-mediated decay (NMD) - a current view Ref: Singh and Lykke-Andersen, Trends Biochem. Scie., (2003), 28,

22 Αποικοδόµηση για τον περιορισµό µετάφρασης/πρωτεϊνοσύνθεσης ( turnover) Ο ανταγωνισµός µεταξύ µετάφρασης και αποικοδόµησης υφίστανται διότι και οι δύο διεργασίες καθορίζονται από την καλύπτρα (5 ) και την πολύ-α ουρά (3 ) DAN=Deadenylase; Αφαίρεση Α

23 Βασικοί µηχανισµοί Αποικοδόµησης Ευκαρυωτικών στο Κυτταρόπλασµα Μετά από την Αποαδενυλίωση Μετά από ενδονουκλεόλυση

24 Βασικοί µηχανισµοί Αποικοδόµησης: 3 στάδια

25 Βασικοί µηχανισµοί Αποικοδόµησης: Καταστολή µετάφρασης από DAN PARN=polyA ribonuclease=dan 4E, 4G=translation initiation factors

26 Βασικοί µηχανισµοί Αποικοδόµησης: Decapping enzymes

27 Ρύθμιση Γονιδιακής Έκφρασης Μεταμεταγραφικά Στάδια Χρήσης Παρακολούθηση Πιστοποίηση Έλεγχος Σταθερότητας Αποικοδόμηση Αδρανές DNA RNA μετάγραφο Μεταγραφή Ωρίμανση Έλεγχος Πυρηνικό- Κυτ/πλασματικής Μεταφοράς Έλεγχος Μετάφρασης Ενεργό Πυρήνας Κυτ/πλασμα Μέταμεταφραστικός έλεγχος Πρωτεϊνη Ενεργή Πρωτεϊνη

28 Το εργοστάσιο της µέταφρασης/πρωτεϊνοσύνθεσης Ο κώδικας Τα ριβοσώµατα Το trna

29 Σχηµατική παρουσίαση της σύζευξης των διεργασιών της µεταγραφής και του µετα-µεταγραφικού ελέγχου του pre-

30 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΝΑΡΞΗΣ