Просмотр кода страницы Матричная РНК

[[Файл:mRNA cycle.jpg|thumb|300px|right|Основные этапы жизненного цикла мРНК эукариот]]
[[Файл:RNA-codons.png|thumb|Последовательность [[кодон]]ов в части молекулы [[мРНК]]. Каждый [[кодон]] состоит из трёх [[нуклеотид]]ов, обычно соответствующих единственной [[Аминокислота|аминокислоте]]. Эта молекула [[мРНК]] указывает [[рибосома|рибосоме]] синтезировать [[белок]] согласно данному [[генетический код|генетическому коду]].]]

'''Ма́тричная рибонуклеи́новая кислота́''' ('''мРНК''', синоним — '''информацио́нная РНК, иРНК''') — [[Рибонуклеиновая кислота|РНК]], содержащая информацию о [[Первичная структура|первичной структуре]] (аминокислотной последовательности) белков<ref>{{книга |автор=Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter |часть= |заглавие=Molecular Biology of the Cell |оригинал= |ссылка= |ответственный= |издание=5 |место= |издательство=Garland Science |год =2008 |том = |страницы= |страниц=1392 |серия= |isbn=0815341059 |тираж= }}</ref>. мРНК синтезируется на основе [[ДНК]] в ходе [[Транскрипция (биология)|транскрипции]], после чего, в свою очередь, используется в ходе [[Трансляция (биология)|трансляции]] как матрица для синтеза белков. Тем самым мРНК играет важную роль в «проявлении» ([[экспрессия генов|экспрессии]]) [[ген]]ов.

Длина типичной зрелой мРНК составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч [[нуклеотид]]ов. Самые длинные мРНК отмечены у (+)оц РНК-содержащих [[Вирусы|вирусов]], например [[пикорнавирусы|пикорнавирусов]] — однако следует помнить, что у этих вирусов мРНК образует весь их [[геном]].

ДНК нередко сравнивают с чертежами — и, одновременно, инструкциями — для изготовления белков. Развивая эту инженерно-производственную аналогию, можно сказать, что, если ДНК — «полный набор чертежей-инструкций для изготовления белков, находящийся на хранении в сейфе директора завода», то мРНК — «временная рабочая копия чертежа-инструкции для отдельной детали, выдаваемая в сборочный цех». ДНК содержат не детальный образ ''взрослого'' организма, а больше похожа на «рецепт» по его изготовлению, который применяется в зависимости от сложившихся текущих условий в ходе экспрессии генов — какие-то из полного набора инструкций используются, а какие-то — нет.

== История открытия ==
К середине XX века были накоплены научные данные, которые позволили заключить, что [[Первичная структура|структура]] [[Белки|белков]] кодируется участками ДНК — [[ген]]ами<ref name="Ичас">{{книга|автор=Ичас М.|заглавие=Биологический код|место=Москва|издательство=Мир|год=1971}}</ref>. Однако непосредственный механизм кодирования не был установлен.

Работы [[Браше, Жан|Ж. Браше]] (1944) и [[Касперссон, Торбьёрн Оскар|Т. Касперссона]] (1947) показали, что клетки, активно синтезирующие белок, содержат большое количество РНК в [[цитоплазма|цитоплазме]]. Впоследствии выяснилось, что это относится главным образом к [[рРНК|рибосомальной РНК]], а не к мРНК, количество которой в клетке относительно невелико. Тем не менее, это наблюдение связывало между собой ДНК, РНК и белок и, вероятно, сыграло роль в предположении о возможной роли РНК как посредника, способного переносить информацию от ДНК в [[Клеточное ядро|ядре]] к аппарату биосинтеза белка в цитоплазме<ref name="Crick">{{статья|автор=Crick F. H.|заглавие=The genetic code - yesterday, today, and tomorrow|ссылка=http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ResourceMetadata/SCBCBT|издание=Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol.|год=1966|том=31|страницы=1—9|pmid=5237190|archivedate=2011-10-29|archiveurl=https://web.archive.org/web/20111029133438/http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ResourceMetadata/SCBCBT}}</ref>.

В это же время были открыты [[Рибосома|рибосомы]] — [[Нуклеопротеиды|рибонуклеопротеидные]] частицы, синтезирующие белок. Было сделано предположение о том, что гены транскрибируются в РНК рибосом, которые и служат матрицами для синтеза белка<ref name="Спирин">{{книга|автор=Спирин А. С.|часть=Глава II. Информационная РНК и генетический код|заглавие=Молекулярная биология. Структура рибосомы и биосинтез белка|место=Москва|издательство=Высшая школа|год=1986|страницы=9—11}}</ref>. Однако в 1956—1958 годах [[Белозерский, Андрей Николаевич|А. Белозерский]] и [[Спирин, Александр Сергеевич|А. Спирин]], проведя сравнительный анализ нуклеотидного состава ДНК и РНК ряда микроорганизмов, показали, что, при больших вариациях в составе ДНК, РНК разных видов были довольно похожи<ref name="Belozersky">{{статья|автор=Belozersky A. N., Spirin A. S. |заглавие=A correlation between the compositions of deoxyribonucleic and ribonucleic acids |издание=Nature |год=1958 |том=182 |выпуск=4628 |страницы=111—112 |pmid=13566202 |язык=en }}</ref>. Это указывало на то, что основная масса клеточной РНК (рРНК) не отражает нуклеотидный состав ДНК данного организма и не может служить матрицей для синтеза белков. В то же время авторам удалось наблюдать слабую положительную [[Корреляция|корреляцию]] между составом ДНК и РНК при больших различиях между видами. Это позволило им предположить, что в клетке, помимо рРНК, существует ещё одна небольшая фракция РНК, которая может быть посредником при экспрессии генов.

Эллиот Волкин и Лазарь Астрачан независимо друг от друга пришли к сходным выводам: они обнаружили, что при заражении [[Бактерии|бактериальных]] клеток [[Бактериофаги|бактериофагом]] Т2 они полностью переключаются на синтез белков вируса. В то время как большая часть РНК клетки-хозяина остаётся неизменной, после заражения синтезируется небольшое количество короткоживущей РНК, сходной по нуклеотидному составу с ДНК фага<ref name="Volkin1">{{статья|автор=Volkin E., Astrachan L.|заглавие=Intracellular distribution of labeled ribonucleic acid after phage infection of Escherichia coli|издание=Virology|год=1956|том=2|выпуск=4|страницы=433—437|pmid=13352773}}</ref><ref name="Volkin2">{{статья|автор=Volkin E., Astrachan L.|заглавие=Phosphorus incorporation in Escherichia coli ribo-nucleic acid after infection with bacteriophage T2|издание=Virology|год=1956|том=2|выпуск=2|страницы=149—161|pmid=13312220}}</ref>.

В 1961 году несколькими группами исследователей было прямо доказано существование короткоживущего РНК-посредника, близкого по структуре к генам в ДНК, который служит матрицей для синтеза белка, связываясь с рибосомами<ref name="Brenner">{{статья|автор=Brenner S., Jacob F., Meselson M. |заглавие=An unstable intermediate carrying information from genes to ribosomes for protein synthesis |издание=Nature |год=1961 |том=190 |страницы=576—581 |pmid=20446365 |язык=en }}</ref><ref name="Gros">{{статья|автор=Gros F., Hiatt H., Gilbert W., Kurland C. G., Risebrough R. W., Watson J. D. |заглавие=Unstable ribonucleic acid revealed by pulse labelling of Escherichia coli |издание=Nature |год=1961 |том=190 |страницы=581—585 |pmid=13708983 |язык=en }}</ref>.

== «Жизненный цикл» ==
Жизненный цикл молекулы мРНК начинается её «считыванием» с матрицы ДНК (транскрипция) и завершается её деградацией до отдельных нуклеотидов. Молекула мРНК в течение своей жизни может подвергаться различным модификациям перед синтезом белка (трансляцией). [[эукариоты|Эукариотические]] молекулы мРНК часто требуют сложной обработки и транспортировки из ядра — места синтеза мРНК, на рибосомы, где происходит трансляция, в то время как [[прокариоты|прокариотические]] молекулы мРНК этого не требуют и синтез РНК у них сопряжён с синтезом белка<ref>{{книга |заглавие=Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition |издательство={{Нп3|Garland Science}} |место=New York and London |ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&depth=2 |id=ISBN 0-8153-3218-1 |ref=Alberts |язык=en |автор=Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters |год=2002 |archivedate=2009-09-18 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090918042008/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&depth=2 }}</ref>.

=== Транскрипция ===
{{main|Транскрипция (биология)}}
Транскрипцией называют процесс копирования генетической информации с ДНК на РНК, в частности на мРНК. Транскрипция осуществляется ферментом [[РНК-полимераза|РНК-полимеразой]], строящей, согласно [[комплементарность (биология)|принципу комплементарности]], копию участка ДНК на основании одной из цепей двойной спирали. Этот процесс как у эукариот, так и у прокариот организован одинаково. Основное различие между про- и эукариотами состоит в том, что у эукариот РНК-полимераза во время транскрипции ассоциируется с мРНК-обрабатывающими ферментами, поэтому у них обработка мРНК и транскрипция могут проходить одновременно. Короткоживущие необработанные или частично обработанные продукты транскрипции называются ''[[пре-мРНК]]''; после полной обработки — ''[[зрелая мРНК]]''.

=== Созревание эукариотической мРНК ===
{{main|Посттранскрипционные модификации РНК}}
В то время как мРНК прокариот ([[бактерии|бактерий]] и [[археи|архей]]), за редкими исключениями, сразу готовы к трансляции и не требуют специальной обработки, эукариотические пре-мРНК подвергаются интенсивным модификациям. Так, одновременно с транскрипцией происходит добавление на 5'-конец молекулы РНК специального модифицированного нуклеотида ([[кэп]]а), удаление определённых участков РНК ([[сплайсинг]]), а также добавление на 3'-конец адениновых нуклеотидов (так называемый полиадениновый, или поли(А)-, хвост)<ref name="proudfoot">{{статья |заглавие=Pre-mRNA processing reaches back to transcription and ahead to translation |издание=[[Cell (журнал)|Cell]] |том=20 |страницы=688—700 |pmid=19239889 |язык=en |тип=journal |автор=Moore M. J., Proudfoot N. J. |год=2009 |издательство=[[Cell Press]] }}</ref>. Обычно эти посттранскрипционные изменения мРНК эукариот обозначают термином «процессинг мРНК».

Кэпирование является первым этапом процессинга мРНК. Оно осуществляется, когда синтезируемый [[Транскрипт (биология)|транскрипт]] достигает длины 25—30 нуклеотидов<ref name="Rasmussen">{{статья |заглавие=In vivo transcriptional pausing and cap formation on three Drosophila heat shock genes |издание=[[Proceedings of the National Academy of Sciences|Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]] |том=90 |страницы=7923—7927 |pmid=8367444 |ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC47259/?tool=pubmed |язык=en |тип=journal |автор=Rasmussen E. B., Lis JT. |год=1993}}</ref>. Сразу после присоединения кэпа к 5'-концу транскрипта с ним связывается кэп-связывающий комплекс CBC ({{lang-en|cap binding complex}}), который остаётся связанным с мРНК до завершения процессинга и важен для всех последующих его этапов<ref name="Topisirovic">{{статья |заглавие=Cap and cap-binding proteins in the control of gene expression |издание=Wiley Interdiscip Rev RNA |том=2 |номер=2 |страницы=277—298 |pmid=21957010 |doi=10.1002/wrna.52 |язык=en |тип=journal |автор=Topisirovic I., Svitkin Y. V., Sonenberg N., Shatkin A. J. |год=2011}}</ref>. В процессе сплайсинга из пре-мРНК удаляются не кодирующие белок последовательности — [[интрон]]ы. Полиаденилирование необходимо для транспорта большинства мРНК в цитоплазму и защищает молекулы мРНК от быстрой деградации (увеличивает время их полужизни). Лишённые поли(А)-участка молекулы мРНК (например, вирусные) быстро разрушаются в цитоплазме клеток эукариот [[Рибонуклеазы|рибонуклеазами]].

После завершения всех стадий процессинга мРНК проходит проверку на отсутствие преждевременных [[Терминаторный кодон|стоп-кодонов]], после чего она становится полноценной матрицей для трансляции<ref name="Maquat">{{статья |заглавие=Nonsense-mediated mRNA decay: splicing, translation and mRNP dynamics |издание=[[Nature Reviews Molecular Cell Biology|Nat. Rev. Mol. Cell Biol.]] |том=5 |номер=2 |страницы=89—99 |pmid=15040442 |doi=10.1038/nrm1310 |язык=en |тип=journal |автор=Maquat L. E. |год=2004}}</ref>. В цитоплазме кэп узнаётся [[Факторы инициации трансляции|факторами инициации]], белками, отвечающими за присоединение к мРНК рибосомы, полиадениновый хвост связывается со специальным поли(А)-связывающим белком PABP1.

==== Сплайсинг ====
{{main|Сплайсинг}}
[[Файл:Pre-mRNA to mRNA.png|thumb|right|400px|Схема сплайсинга, в процессе которого пре-мРНК созревает в зрелую РНК. Зелёный — нетранслируемые участки (UnTranslated Regions, UTR), синий — интроны, красный — транслируемые (кодирующие белок) участки]]

Сплайсинг — процесс, в котором из пре-мРНК удаляются участки, не кодирующие белок, называемые [[интрон]]ами; последовательности, которые остаются, несут информацию о структуре белка и называются [[экзон]]ами. Иногда продукты сплайсинга пре-мРНК могут быть соединены разными способами, позволяя одному гену кодировать несколько белков. Этот процесс называется [[альтернативный сплайсинг|альтернативным сплайсингом]]. Сплайсинг обычно производится РНК-белковым комплексом, который называется [[сплайсосома]], но некоторые молекулы мРНК также могут катализировать сплайсинг без участия белков (см. [[рибозим]]ы)<ref>{{статья |заглавие=RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension |издание=Science |том=292 |номер=5520 |страницы=1319—1325 |ссылка=http://web.wi.mit.edu/bartel/pub/publication_reprints/Johnston_Science01.pdf |pmid=11358999 |accessdate=2008-06-05 |язык=en |тип=journal |автор=Johnston W., Unrau P., Lawrence M., Glasner M., Bartel D. |год=2001 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120227163451/http://web.wi.mit.edu/bartel/pub/publication_reprints/Johnston_Science01.pdf |archivedate=2012-02-27 }}</ref>.

==== Транспорт ====
Другое различие между эукариотами и прокариотами — транспорт мРНК. Из-за того, что эукариотические транскрипция и трансляция пространственно разделены, эукариотические мРНК должны быть выведены из [[Клеточное ядро|ядра]] в [[Цитоплазма|цитоплазму]]<ref>{{статья |заглавие=Local regulation of mRNA translation: new insights from the bud |издание={{Нп3|Trends (journals)|Trends Cell Biol||Trends (journals)}} |том=18 |страницы=105—111 |PMID 18262421 |язык=en |тип=journal |автор=Paquin N., Chartrand P. |год=2008}}</ref>. Зрелые мРНК распознаются по наличию модификаций и покидают ядро через [[ядерные поры]], в цитоплазме мРНК образует [[Нуклеопротеиды|нуклеопротеидные комплексы]] — информосомы, в составе которых транспортируется к [[Рибосомы|рибосомам]]. Многие мРНК содержат сигналы, которые определяют их локализацию<ref name=Ainger1997>{{citation | last1 = Ainger | first1 = Kevin | last2 = Avossa | first2 = Daniela | last3 = Diana | first3 = Amy S. | last4 = Barry | first4 = Christopher | last5 = Barbarese | first5 = Elisa | last6 = Carson | first6 = John H. | year = 1997 | title = Transport and Localization Elements in Myelin Basic Protein mRNA | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 138 | issue = 5 | pages = 1077–1087 | doi = 10.1083/jcb.138.5.1077 | url = http://www.jcb.org/cgi/content/full/138/5/1077 | pmid = 9281585 | pmc = 2136761 | access-date = 2010-12-06 | archive-date = 2007-11-28 | archive-url = https://web.archive.org/web/20071128032520/http://www.jcb.org/cgi/content/full/138/5/1077 | url-status = dead }}</ref>. В [[нейрон]]ах мРНК должна транспортироваться из тела нейронов в [[дендрит]]ы, где трансляция происходит в ответ на внешние раздражители<ref name=Job1912>{{citation | last1 = Job | first1 = C. | last2 = Eberwine | first2 = J. | year = 1912 | title = Localization and translation of mRNA in dendrites and axons | journal = Nat Rev Neurosci | volume = 2001 | pmid = 11733796 | issue = 12 | pages = 889–98 | url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11733796 | format = w | doi = 10.1038/35104069 | access-date = 2017-10-03 | archive-date = 2016-10-03 | archive-url = https://web.archive.org/web/20161003123856/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11733796 | url-status = dead }}</ref>.

Экспорт мРНК осуществляется при участии комплекса транспортных факторов Mex67—Mtr2 (у дрожжей) или TAP—p15 (у многоклеточных)<ref name="Kohler">{{статья |заглавие=Exporting RNA from the nucleus to the cytoplasm |издание=[[Nature Reviews Molecular Cell Biology|Nat. Rev. Mol. Cell Biol.]] |том=8 |номер=10 |страницы=761—773 |pmid=17786152 |doi=10.1038/nrm2255 |язык=en |автор=Köhler A., Hurt E. |год=2007 |тип=journal}}</ref>. Однако этот комплекс связывает мРНК не напрямую, а через адаптерный белок Yra1 (у [[Дрожжи|дрожжей]]) или ALY/REF (у многоклеточных), который является одной из субъединиц белкового комплекса [[THO (белковый комплекс)|TREX]]. В свою очередь, TREX привлекается в комплекс с мРНК за счёт прямого взаимодействия ALY/REF с CBC80 субъединицей [[кэп]]-связывающего комплекса<ref name="Cheng">{{статья |заглавие=Human mRNA export machinery recruited to the 5' end of mRNA |издание=[[Cell (журнал)|Cell]] |том=127 |номер=7 |страницы=1389—1400 |pmid=17190602 |doi=10.1016/j.cell.2006.10.044 |ссылка=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406015261 |язык=en |тип=journal |автор=Cheng H., Dufu K., Lee C. S., Hsu J. L., Dias A., Reed R. |год=2006 |издательство=[[Cell Press]] |archivedate=2015-09-24 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150924161702/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406015261 }}</ref>. Такой механизм обеспечивает присоединение транспортного комплекса близко к 5'-концу мРНК и соответствующую направленность её транспорта, 5'-концом в сторону цитоплазмы.

=== Метилирование ===
мРНК [[Эукариоты|эукариот]] подвергаются посттранскрипционному [[Метилирование|метилированию]]. Наиболее распространённой модификацией является метилирование остатков [[аденозин]]а по положению N<sup>6</sup> с образованием N<sup>6</sup>-метиладенозина (m<sup>6</sup>A). Этот процесс катализируют ферменты N<sup>6</sup>-аденозинметилтрансферазы, которые распознают остатки аденозина в консенсусных последовательностях GAC (70 % случаев) и AAC (30 % случаев). Соответствующие деметилазы катализируют обратный процесс деметилирования. Учитывая обратимость и динамичность процесса метилирования мРНК, а также повышенную концентрацию m<sup>6</sup>A в длинных экзонах и вокруг [[Терминаторный кодон|стоп-кодонов]], предполагают, что метилирование мРНК выполняет регуляторную функцию<ref name="Wang2014">{{статья|автор=Wang X., Lu Z., Gomez A., Hon G. C., Yue Y., Han D., Fu Y., Parisien M., Dai Q., Jia G., Ren B., Pan T., He C. |издание=Nature |год=2014 |том=505 |выпуск=7481 |страницы=117—120 |doi=10.1038/nature12730 |pmid=24284625 |язык=en }}</ref>.

=== Трансляция ===
{{main|Трансляция (биология)}}
Поскольку прокариотическая мРНК не нуждается в обработке и транспортировке, '''трансляция''' [[рибосома|рибосомой]] может начаться немедленно после транскрипции. Следовательно, можно сказать, что трансляция у прокариот ''совмещена'' с транскрипцией и происходит ''ко-транскрипционно''.

Эукариотическая мРНК должна быть обработана и доставлена из ядра в цитоплазму, и только тогда может быть транслирована рибосомой. Трансляция может происходить как на [[рибосома]]х, находящихся в цитоплазме в свободном виде, так и на рибосомах, ассоциированных со стенками [[Эндоплазматический ретикулум|эндоплазматического ретикулума]]. Таким образом, у эукариот трансляция ''не'' совмещена напрямую с транскрипцией.

=== Регуляция трансляции ===
Так как у прокариот транскрипция совмещена с трансляцией, прокариотическая клетка может быстро реагировать на изменения в окружающей среде путём синтеза новых белков, то есть регуляция происходит, в основном, на уровне [[Транскрипция (биология)|транскрипции]]. У эукариот из-за необходимости процессинга и транспорта мРНК ответ на внешние стимулы занимает больше времени. Поэтому их синтез белка интенсивно регулируется на посттранскрипционном уровне. Не всякая зрелая мРНК транслируется, поскольку в клетке существуют механизмы регуляции экспрессии белков на посттранскрипционном уровне, например, [[РНК-интерференция]].

Некоторые мРНК в действительности содержат два тандемных [[Терминаторный кодон|терминаторных кодона]] (стоп-кодона) — часто это кодоны различного типа на конце кодирующей последовательности<ref name="Ial">Айала Ф. Д. Современная генетика. 1987.</ref>.

== Строение зрелой мРНК ==
[[Файл:MRNA structure.svg|thumb|600px|Схема строения зрелой эукариотической мРНК]]
Зрелая мРНК состоит из нескольких участков, различающихся по функциям: «5'-кэп», 5'-нетранслируемая область, кодирующая (транслируемая) область, 3'-нетранслируемая область и 3'-полиадениновый «хвост».

=== 5'-Кэп ===
{{main|Кэп}}
5'-кэп (от {{lang-en|cap}} — шапочка) — модифицированный [[гуанозин]]овый [[нуклеотид]], который добавляется на 5'- (''передний'') конец незрелой мРНК. Эта модификация очень важна для узнавания мРНК при [[трансляция (биология)|инициации трансляции]], а также для защиты от 5'-нуклеаз — ферментов, разрушающих цепи нуклеиновых кислот с незащищённым 5'-концом.

=== Кодирующие области ===
Кодирующие области состоят из [[кодон]]ов — следующих непосредственно друг за другом последовательностей из трёх нуклеотидов, каждая из которых соответствует в [[генетический код|генетическом коде]] определённой аминокислоте или началу и концу синтеза белка. Кодирующие области начинаются со [[старт-кодон]]а и заканчиваются одним из трёх стоп-кодонов. Считывание последовательности кодонов и сборка на её основе последовательности аминокислот синтезируемой молекулы белка осуществляется [[рибосома]]ми при участии [[тРНК|транспортных РНК]] в процессе [[трансляция (биология)|трансляции]]. В дополнение к кодированию белков, части кодирующих областей могут служить управляющими последовательностями. Например, [[МРНК#Вторичная структура|вторичная структура РНК]] в некоторых случаях определяет результат трансляции.

=== Моноцистронная и полицистронная мРНК ===
мРНК называют моноцистронной, если она содержит информацию, необходимую для [[Трансляция (биология)|трансляции]] только одного [[белок|белка]] (один [[цистрон]]). Полицистронная мРНК кодирует несколько белков. Гены (цистроны) в такой мРНК разделены интергенными, некодирующими последовательностями. Полицистронные мРНК характерны для [[прокариоты|прокариот]] и [[вирус]]ов, у [[эукариоты|эукариот]] большая часть мРНК является моноцистронной<ref>{{статья |заглавие=What determines whertehr mammalian ribosomes resume scanning after translation of a short upstream open reading frame |издание=[[Genes & Development|Genes and Development]] |том=18 |страницы=62—75 |язык=en |тип=journal |автор=Poyry, T.,Kaminski, A., Jackson R. |год=2004}}</ref><ref name="Kozak_1983">
{{  Citation
 | author = Kozak, M.
 | year = 1983
 | month = March
 | title = Comparison of initiation of protein synthesis in procaryotes, eucaryotes, and organelles
 | journal = Microbiological Reviews
 | volume = 47
 | issue = 1
 | pages = 1–45
 | doi =
 | pmid = 6343825
 | url = http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=281560&blobtype=pdf
 | format = PDF
 | accessdate = 2006-08-12
 | pmc = 281560
 }}
</ref><ref>{{Citation |author=Niehrs C, Pollet N |title=Synexpression groups in eukaryotes |journal=Nature |volume=402 |issue=6761 |pages=483–7 |year=1999 |month=December |pmid=10591207 |doi=10.1038/990025}}</ref>.

=== Нетранслируемые области ===
{{main|Нетранслируемые области}}
[[Нетранслируемые области]] — участки РНК, расположенные до [[старт-кодон]]а и после стоп-кодона, которые не кодируют белок. Они называются 5'-нетранслируемая область и 3'-нетранслируемая область, соответственно. Эти области транскрибируются в составе того же самого транскрипта, что и кодирующий участок. Нетранслируемые области имеют несколько функций в жизненном цикле мРНК, включая регуляцию стабильности мРНК, локализации мРНК и эффективности трансляции. Стабильность мРНК может контролироваться 5'- и/или 3'-областью из-за различной чувствительности к [[фермент]]ам, которые отвечают за деградацию РНК — [[РНКаза]]м и регуляторным белкам, которые убыстряют или замедляют деградацию<ref>{{статья |заглавие=Comparison of initiation of protein synthesis in procaryotes, eucaryotes, and organelles |издание={{Нп3|Microbiology and Molecular Biology Reviews}} |том=47 |номер=1 |страницы=1—45 |pmid=15680349 |язык=en |тип=journal |автор=Kozak, M. |год=1983 |издательство={{Нп3|American Society for Microbiology}} }}</ref>.

=== 3'-полиадениновый хвост ===
Длинная (часто несколько сотен нуклеотидов) последовательность адениновых оснований, которая присутствует на 3'-«хвосте» мРНК [[эукариот]], синтезируется ферментом полиаденилатполимеразой. У высших эукариот поли(А)-хвост добавляется к транскрибированной РНК, которая содержит специфическую последовательность, AAUAAA. Важность этой последовательности можно увидеть на примере мутации в гене человеческого 2-[[глобин]]а, которая изменяет AAUAAA на AAUAAG, что приводит к недостаточному количеству глобина в организме<ref>{{статья |заглавие=A conserved AU sequence from the 3' untranslated region of GM-CSF mRNA mediates selective mRNA degradation |издание=[[Cell (журнал)|Cell]] |том=46 |номер=5 |страницы=659—667 |pmid=15680349 |язык=en |тип=journal |автор=Shaw, G. and Kamen, R. |год=1986 |издательство=[[Cell Press]] }}</ref>.

== Вторичная структура ==
[[Файл:Stem-loop.svg|thumb|right|«Стебель-петля» — элемент вторичной структуры мРНК, схематично]]
[[Файл:Pseudoknot.svg|thumb|right|«Псевдоузел» — элемент вторичной структуры мРНК, схематично]]
Кроме первичной структуры (последовательности нуклеотидов), мРНК обладает вторичной структурой. В отличие от ДНК — вторичная структура которой основана на межмолекулярных взаимодействиях (двойная спираль ДНК образована двумя линейными молекулами, соединенными друг с другом по всей длине водородными связями), — вторичная структура мРНК основана на внутримолекулярных взаимодействиях (линейная молекула «складывается», и водородные связи возникают между разными участками одной и той же молекулы).

Примерами вторичной структуры могут служить стебель, петля и псевдоузел.<ref>{{публикация|статья
|ссылка=http://mi.mathnet.ru/mm3357
|авторы=Козлов Н.Н., Кугушев Е. И., Сабитов Д. И., Энеев Т. М.
|заглавие=Компьютерный анализ процессов структурообразования нуклеиновых кислот
|место=М.
|год=2013
|том=25
|номер=4
|издание=Математическое моделирование
|страницы=126–134
}}</ref>

Вторичные структуры в мРНК служат для регуляции трансляции. Например, вставка в белки необычных [[аминокислоты|аминокислот]], [[селенометионин]]а и [[пирролизин]]а, зависит от стебля-петли, расположенной в 3'-нетранслируемой области. Псевдоузлы служат для программированного изменения [[рамка считывания|рамки считывания]] генов. Также вторичная структура служит для замедления деградации определённых мРНК<ref>{{Citation |author=Shabalina SA, Ogurtsov AY, Spiridonov NA |title=A periodic pattern of mRNA secondary structure created by the genetic code |journal=Nucleic Acids Res. |volume=34 |issue=8 |pages=2428–37 |year=2006 |pmid=16682450 |pmc=1458515 |doi=10.1093/nar/gkl287}}</ref><ref>{{Citation |author=Katz L, Burge CB |title=Widespread selection for local RNA secondary structure in coding regions of bacterial genes |journal=Genome Res. |volume=13 |issue=9 |pages=2042–51 |year=2003 |month=September |pmid=12952875 |pmc=403678 |doi=10.1101/gr.1257503}}</ref>

В [[вирус]]ных мРНК сложные вторичные структуры ([[IRES]]) направляют трансляцию, не зависящую от узнавания кэпа и факторов инициации трансляции (см. «[[Трансляция (биология)#Инициация трансляции|Инициация трансляции]]»).

== Разрушение ==
Различные мРНК имеют различную продолжительность жизни (стабильность). В клетках бактерий молекула мРНК может существовать от нескольких секунд до более чем часа, а в клетках млекопитающих — от нескольких минут до нескольких дней. Чем больше стабильность мРНК, тем больше белка может быть синтезировано с данной молекулы. Ограниченное время жизни мРНК клетки позволяет быстро изменять синтез белка в ответ на изменяющиеся потребности клетки. По прошествии некоторого времени, определяемого её нуклеотидной последовательностью, — в частности, длиной полиаденинового участка на 3'-конце молекулы, — мРНК разрушается на составляющие её нуклеотиды с участием [[Рибонуклеазы|РНКаз]]. К настоящему времени известно много механизмов деградации мРНК, некоторые из которых описаны ниже.

=== Деградация мРНК у прокариот ===
У прокариот стабильность мРНК намного меньше, чем у эукариот. Деградация мРНК в клетках прокариот происходит под действием комбинации рибонуклеаз, в том числе эндонуклеаз, 3'-экзонуклеаз и 5'-экзонуклеаз. В некоторых случаях малые молекулы РНК длиной от десятков до сотен нуклеотидов могут стимулировать деградацию мРНК, комплементарно спариваясь с соответствующими последовательностями в мРНК и содействуя рибонуклеазам<ref name="pmid17574901">{{статья |заглавие=Target identification of small noncoding RNAs in bacteria |издание=Curr. Opin. Microbiol. |том=10 |номер=3 |страницы=262—270 |pmid=17574901 |doi=10.1016/j.mib.2007.06.001 |язык=en |тип=journal |автор=Vogel J., Wagner E. G. |месяц=6 |год=2007}}</ref><ref name="pmid18981732">{{статья |заглавие=Regulating the regulators: How ribonucleases dictate the rules in the control of small non-coding RNAs |издание={{Нп3|RNA Biology|RNA Biol||RNA Biology}} |том=5 |номер=4 |страницы=230—243 |pmid=18981732 |язык=en |тип=journal |автор=Viegas S. C., Arraiano C. M. |год=2008}}</ref> . В 2008 году было показано, что бактерии имеют нечто вроде кэпа — трифосфат на 5'-конце<ref name=Deana2008>{{citation | last1 = Deana | first1 = Atilio | last2 = Celesnik | first2 = Helena | last3 = Belasco | first3 = Joel G. | year = 2008 | title = The bacterial enzyme RppH triggers messenger RNA degradation by 5' pyrophosphate removal | journal = Nature | volume = 451 | issue = 7176 | pages = 355–8 | doi = 10.1038/nature06475 | url = http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7176/abs/nature06475.html | pmid = 18202662 | access-date = 2012-06-20 | archive-date = 2008-01-21 | archive-url = https://web.archive.org/web/20080121025451/http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7176/abs/nature06475.html | url-status = dead }}</ref>. Удаление двух фосфатов оставляет монофосфат на 5'-конце, в результате чего мРНК расщепляется эндонуклеазой [[Рибонуклеазы|РНКаза E]].

=== У эукариот ===
Как правило, разрушение начинается с удаления кэпа на 5'-конце, полиаденинового хвоста на 3'-конце, и затем [[нуклеаза|нуклеазы]] одновременно разрушают мРНК в направлениях 5' → 3' и 3' → 5'. мРНК, в которой сигнал завершения синтеза белка, стоп-кодон, в результате ошибки транскрипции находится в середине кодирующей последовательности, подвержена особой быстрой форме деградации, [[Нонсенс-опосредованный распад|НМД]].

== Методы определения ==
В последнее время разработаны очень чувствительные методы, позволяющие проанализировать [[Транскрипт (биология)|транскриптом]] из образцов размером в 50—100 клеток<ref>Bhargava, V., Ko, P., Willems, E., Mercola, M., & Subramaniam, S. (2013)[http://www.nature.com/srep/2013/130429/srep01740/full/srep01740.html Quantitative Transcriptomics using Designed Primer-based Amplification] {{Wayback|url=http://www.nature.com/srep/2013/130429/srep01740/full/srep01740.html |date=20131027074906 }}. Scientific reports, 3, Article number: 1740 doi:10.1038/srep01740</ref><ref>Tilgner, H., Raha, D., Habegger, L., Mohiuddin, M., Gerstein, M., & Snyder, M. (2013). Accurate Identification and Analysis of Human mRNA Isoforms Using Deep Long Read Sequencing. G3: Genes| Genomes| Genetics, 3(3), 387—397.doi: 10.1534/g3.112.004812</ref><ref>Drewe, P., Stegle, O., Hartmann, L., et al. & Rätsch, G. (2013). Accurate detection of differential RNA processing. Nucleic acids research, 41(10), 5189-5198 doi: 10.1093/nar/gkt211</ref>.

== См. также ==
* [[Антисмысловые РНК]]
* [[Генетический код]]
* [[Вирус]]
* [[Полисома]]
* [[5'-кэп]]
* [[Секвенирование РНК]]
* [[РНК-терапия]]
* [[THO (белковый комплекс)]]

== Литература ==
{{примечания|2}}

== Ссылки ==
* [http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/molecularbiology/lifecyclemrna_fla.html Жизненный цикл мРНК] {{Wayback|url=http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/molecularbiology/lifecyclemrna_fla.html |date=20070927183805 }} Флэш анимация
* [http://library.med.utah.edu/RNAmods/ База данных модификаций РНК]{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20070621172916/http://uther.otago.ac.nz/Transterm.html База данных старт- и стоп-кодонов, нетранслируемых последовательностей]{{ref-en}}
* Сайт, содержащий список программ по предсказанию свойств молекул РНК [http://www.tbi.univie.ac.at/~ivo/RNA/]{{ref-en}}

{{внешние ссылки}}
{{Виды РНК}}

{{Нуклеиновые кислоты}}
{{^|12px}}{{Хорошая статья|Биология}}

[[Категория:РНК]]
[[Категория:Биосинтез белка]]