RNA Processing

00:01 Die Formen und Funktionen von RNA sind unglaublich vielfältig, wie wir in dieser Präsentation sehen werden.

00:07 Im ersten Teil werde ich über die Verarbeitung von RNA und wie RNA bei der Verarbeitung anderer RNAs helfen kann, sprechen.

00:14 Dann werde ich über RNA-Interferenz, einem wichtigen Prozess der eukaryotischen Zellen, bei dem RNAs wiederum bei der Kontrolle der Synthese anderer RNAs helfen, reden.

00:23 Und schließlich werde ich Überlegungen zum genetischen Code anstellen, die Folgendes enthalten; wie Transfer-RNAs am besten für den Prozess der Translation vorbereitet werden.

00:33 Die meisten RNAs, die in Zellen existieren, enden in einer anderen Form, als sie begonnen haben und dieser Prozess wird RNA-Verarbeitung genannt.

00:41 Die Verarbeitung von RNAs kann in verschiedener Weise erfolgen. Sie beinhaltet zum Beispiel chemische Veränderung der Basen.

00:47 Das passiert bei einigen RNAs wie der Transfer-RNA.

00:50 Sie kann auch zur Entfernung, Löschung, und Veränderung der Basen innerhalb einer RNA-Sequenz führen, wie wir noch sehen werden. Enzyme namens RNAsen sind in den meisten Zellen an der Verarbeitung von ribosomalen und Transfer-RNAs beteiligt.

01:06 Die ribosomalen RNAs werden normalerweise als größere Moleküle hergestellt, sogenannte präribosomale RNAs, und diese werden im dem Nukleolus von Eukaryoten verarbeitet.

01:15 Es gibt kleine RNAs, die snoRNAs, die bei dieser Verarbeitung helfen, die ich beschreiben werde.

01:22 Nun werden auch Transfer-RNAs verarbeitet, aber interessanterweise werden Transfer-RNAs auf der präribosomalen RNA gebildet, was bedeutet, dass sie in einigen Fällen mit der ribosomalen RNA hergestellt werden.

01:34 Und die einzelnen Transfer-RNAs werden herausgeschnitten und dann entsprechend ihrer Funktion modifiziert.

01:41 An der Verarbeitung von Transfer-RNAs sind eine ganze Reihe von Enzymen beteiligt.

01:45 Aber eines der Enzyme ist eigentlich kein Enzym.

01:48 Das bedeutet, dass eines der Dinge, die eine Reaktion katalysiert, eigentlich eine andere RNA, ein Ribozym, ist.

01:55 Dieses Ribozym ist als RNAase P bekannt und wie wir sehen werden, hilft es bei der Bildung von einem richtigen 5er-Ende einer Transfer-RNA.

02:04 Nun sind Transfer-RNAs natürlich die RNA-Moleküle, die die Aminosäure zum Ribosom zur Übersetzung transportieren.

02:11 Es handelt sich um Einzelstränge von RNA, die Sie in der Abbildung oben rechts sehen können, mit einer 5er-Spitze und einem Ende mit 3'.

02:17 Das 3'-Ende ist der Teil, der sich ein wenig weiter rechts auf dem Bild befindet.

02:22 Das 3'-Ende mit dem hochstehenden Teil sind eigentlich eine spezifische Sequenz, die auf CCA endet und dass CCA wird durch eine Polymerase hinzugefügt, nachdem die RNA verarbeitet wurde.

02:34 Chemische Modifikationen der ribosomalen RNAs und Transfer-RNAs kommen in Prokaryoten und auch in Eukaryoten vor und diese chemischen Veränderungen sind recht häufig. Sie verändern tatsächlich die Struktur einer einzelnen Nukleotidbase innerhalb dieser einzelnen Moleküle.

02:51 Jetzt können Sie zum Beispiel in dieser Abbildung auf der rechten Seite, die Umwandlung von Uridin, das natürlich ein U innerhalb einer Transfer-RNA ist, zu einem Pseudouridin, wie rechts dargestellt, sehen.

03:02 Und durch diese Umwandlung wurde ein weiterer Stickstoff zum Ring hinzugefügt, wie Sie sehen können.

03:09 Zusätzlich zu den allgemeinen Modifikationen der ribosomalen RNA, die das Herausschneiden von Sequenzen beinhalten, werden auch Modifikationen durch einige kleine nukleare RNAs, die als snoRNAs bezeichnet werden, vorgenommen.

03:20 Diese kleinen RNAs helfen also dabei, die ribosomalen RNAs in ihre endgültige Form zu bringen.

03:26 Basenveränderungen, d.h. das eigentliche Editieren und Veränderung der Basensequenz innerhalb einer RNA, können auch vorkommen, und dies geschieht in einigen eukaryotischen Boten-RNAs, besonders bei den niederen Eukaryoten auf der evolutionären Stufenleiter. Aber auch beim Menschen kommt sie vor.

03:45 Boten-RNAs in Eukaryonten unterscheiden sich sehr von Boten-RNAs in Prokaryonten beim Vergleich der Art und Weise, wie sie verarbeitet werden.

03:54 Boten-RNAs in Prokaryoten werden sehr wenig verarbeitet und der Grund, warum dies geschieht, ist dass die Übersetzung in Prokaryoten fast zur gleichen Zeit stattfindet, wie die Bildung der RNA.

04:06 Und das ist bei Prokaryonten möglich, denn Prokaryoten haben keinen Zellkern und Transkription und Translation finden an der gleichen Stelle statt.

04:14 Bei Eukaryoten findet die Transkription im Zellkern und die Translation findet im Zytoplasma statt.

04:21 Zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma befindet sich eine erhebliche Menge an Platz für Veränderung, die geschehen kann und geschieht.

04:28 Ich habe hier auf dem Bildschirm eine Darstellung einer eukaryotischen mRNA gezeichnet und sie enthält einige dieser Modifikationen, die ich erwähnt habe.

04:36 Zunächst einmal können wir am 5'-Ende sehen, dass die eukaryotischen mRNAs eine Struktur haben, die wir "Kappe" nennen.

04:43 Diese Struktur sehen wir nicht in einer prokaryotischen Boten-RNA.

04:48 Am 3'-Ende, oder dem anderen Ende der Boten-RNA, sehen wir einen sogenannten Poly-A-Schwanz.

04:54 Der Poly-A-Schwanz ist die Addition einer großen Anzahl von Adeninresten oder Adenosinresten an das 3'-Ende der eukaryotischen Boten-RNA.

05:04 Diese Polyadenylierung scheint eine sehr wichtige Rolle in der Stabilität der Boten-RNA und auch bei der Verbesserung der Effizienz der Übersetzung der Boten-RNA bei ihrer Wechselwirkung mit dem Ribosom zu spielen.

05:18 Die chemische Veränderung am 3'-Ende, um die Kappe aufzusetzen, ist eine interessante Veränderung.

05:22 Es handelt sich um die Anfügung eines 7-Methyl- Guanosin an das 5er-Ende der Boten-RNA.

05:28 Aber dieses 7-Methylguanosin wird auf eine ungewöhnliche Weise hinzugefügt.

05:32 Sie ist in einer Verknüpfung von 5' mit 5' verbunden, wie Sie auf dem Bild sehen können.

05:37 Diese Verknüpfung von 5' zu 5' ist in der Biochemie sehr ungewöhnlich und dies ist die einzige Stelle, an der dies auftritt.

05:43 Und diese Kappe scheint zwei Funktionen zu erfüllen.

05:47 Erstens schützt es die mRNA vor dem Abbau durch Nukleasen.

05:53 Zweitens spielt die Kappe eine sehr wichtige Rolle bei der Einleitung des Übersetzungsprozesses der Translation im Ribosom.

06:00 Nun dient das Ende der langen Kette, wie ich schon sagte, wahrscheinlich dazu, die Boten-RNA zu stabilisieren und beim Transport zu helfen.

06:10 Es gibt eine Sequenz innerhalb der Boten-RNA, während sie hergestellt wird, die AAUAAA lautet.

06:17 Und wenn diese Sequenz vorkommt, ist das ein Signal für die Zelle, die RNA zu zerschneiden und den Poly-A-Schwanz an das Ende der RNA anzuhängen.

06:28 In der Mitte der Boten-RNA sehen wir jetzt die endgültige Boten-RNA.

06:33 Aber die Prä-Messenger-RNA, die es gab, kann durchaus auch andere Sequenzen gehabt haben, die in dieser endgültigen Fassung nicht enthalten sind.

06:43 Die Entfernung dieser anderen Sequenzen aus den internen Teilen einer RNA, nennt man Spleißen, und beim Spleißen entsteht ein Produkt, bei dem diese internen Teile entfernt wurden und das Endprodukt, wie Sie es auf dem Bildschirm sehen, entsteht.