RNA và ứng dụng của RNA trong nghiên cứu y học và sinh học (Phần 4)
Nhãn:
Ebook sinh học
·
4. CHỨC NĂNG CỦA RNA TRONG ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN - SPLICING ĐƯỢC KHÁM PHÁ BỞI CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA Phillip Sharp và Richard Robert (giải Nobel y học và sinh lý học 1993)
- Quá trình biểu hiện gene có vai trò hết sức quan trọng đối với mọi cơ thể sống. Hầu hết gene cư trú trên nhiễm sắc thể đều được định vị trong nhân tế bào và được biểu hiện thông qua hệ thống tổng hợp protein trong tế bào chất. Nguyên liệu di truyền đã được xác định là deoxyribonucleic acid (DNA) vào 1944 và cấu trúc xoắn kép tự nhiên của DNA được Francis Cricks, Jame Watson và Maurice Wilkins công bố năm 1953 (giải Nobel sinh lý học hay y học 1962). Cùng vào thời điểm đó,một câu hỏi đặt ra là “Bằng cách nào DNA trong nhân tế bào có thể chi phối tổng hợp protein trong tế bào chất”. Câu hỏi đó đề xuất một nucleic acid khác (RNA), hoạt động như chất trung gian trong quá trình. Và vì thế thuyết trung tâm đã được phát biểu rằng “Thông tin di truyền được phiên mã từ DNA sang RNA và sau đó dịch mã từ RNA thành protein”.
- RNA mang thông tin di truyền đầu tiên người ta tin là RNA trong ribosome. Do đó trong nhiều năm thuyết trung tâm đã được phát biểu là "một gene - một ribosome - một protein ". Năm 1961, Francois Jacob và Jacques Monod đã miêu tả một phương thức điều hòa gene , họ đã nhận giải Nobel trong sinh lý học và y học 1965 cùng với Andre Lwoff. Phương thức điều hoà gen của họ của họ đã đề xuất rằng gene được phiên mã thành một loại RNA , đó là RNA thông tin (mRNA). Sau này , người ta đã chứng minh ARN có đời sống ngắn, và chính các phân tử ARN hoàn toàn khác chứ không phải RNA ribosome có vai trò trực tiếp trong quá trình sinh tổng hợp protein. Thêm vào đó, Marshall Nirenberg và Gobind Khorana đã gỡ rời các mã di truyền và chuyển các mã di truyền (codon, bộ ba nucleotide) thành hai mươi amino acid (Marshall Nirenberg và Gobind Khorana đã nhận giải Nobel sinh lý học hay y học 1968 cùng với Robert Holley). Francis Cricks đã đưa ra giả thiết rằng một phân tử RNA có thể hoạt động như một chất nhận giữa mRNA và amino acid, và sau đó ngay lập tức RNA vận chuyển (tRNA) - một RNA bền, ngắn đã được xác định như đã được dự đoán trước.
SPLICING - Hiện tượng gen phân mảnh
- Trong nhiều năm, các nhà khoa học quan niệm rằng mARN được mã hoá bởi một trình tự nucleotide liên tục trên ADN. Bởi vậy một kết quả hết sức bất ngờ khi năm 1977 Phillip Sharp và Richard Roberts rằng trình tự mRNA có thể được xây dựng không liên tục trong hệ gene (gene phân mảnh), (giải Nobel 1993).
- Điều đó cho thấy rằng phân tử RNA dài (tiền RNA, RNA dị biệt trong nhân) được cắt nối thành nhiều RNA ngắn trưởng thành,Sharp và Roberts vì thế đề xuất rằng trình tự mRNA, exon, dường như được cắt ra từ các đoạn ARN sơ cấp được phiên mã ,trong khi trình tự ở giữa, intron,lại bị cắt bỏ . Sự sắp xếp không liên tục của trình tự mRNA trên DNA có liên hệ quan trọng với tiến hóa. Thêm vào đó,quá trình cắt nối RNA có thể khác nhau giữa các mRNA thế hệ sau và theo nguyên tắc lựa chọn hình thức cắt nối sẽ cnhiều hơn một protein bắt nguồn từ phiên mã sơ cấp pre-ARN.
- Một vấn đề liên quan đến quá trình cắt nối ARN là enzyme tham gia.Giải Nobel hoá học dành cho Sidney về chức năng xúc tác của các isosyme trong quá trình cắt nối ADN.Khám phá ra RNA có thể hoạt động như chất xúc tác thêm một chức năng mới về vai trò của RNA (giải Nobel hóa học dành cho Sidney Alatman và Thomas Cech vào 1989),RNA có thể xúc tác cho phản ứng tự nhân đôi và tổng hợp nên những phân tử RNA khác (ribozyme), đã ủng hộ quan điểm (giả thiết )cho rằng RNA là nguyên liệu di truyền đầu tiên trên trái đất trước khi DNA xuất hiện và giữ vai trò là nguyên liệu di truyền then chốt, và RNA giữ vai trò liên lạc và truyền thông tin di truyền giữa DNA và protein. Khám phá vai trò xúc tac của RNA không những liên hệ mật thiết với tiến hóa mà còn đề xuất được RNA giữ vai trò hết sức quan trọng trong biểu hiện gene và các phân tử này đã hình thành từ rất sớm trong quá trình tiến hoá. Đến nay các nhà khoa học đã chứng minh được RNA ribosome giữ vai trò rất quan trọng trong sự hình thành liên kết peptide trong dịch mã để sinh tổng hợp protein.
- Một số lớn phân tử RNA kích thước nhỏ liên kết với protein trong phức hợp Ribonucleoprotein (RNP). Có những phân tử m ARN không mã hóa cho protein có ảnh hưởng tới phiên mã (ví dụ ở người có phức snRNA 7SK bám vào nhân tố phiên mã và ngăn cản quá trình phiên mã,một số nhân tố ảnh hưởng đến quá trình dịch mã (ví dụ phức RNA SRP tại vị trí nhận biết kết thúc dịch mã), tới quá trình tự nhân đôi của DNA(ví dụ, telomerase RNA) và cấu trúc nhiễm sắc thể (ví dụ,RNA XIST, một trong những nguyên nhân gâu nên hội chứng bất hoạt nhiễm sắc thể X). Một số phân tử ARN khác điều hòa quá trình hoàn thiện RNA (ví dụ, RNA M1 trong RNAse P, snRNAs và snoRNAs) và phụ trách RNA (RNA chỉ đạo). Ngày nay , những RNP khác cũng đang được nghiên cứu rộng rãi để hiểu được những vai trò chuyên biệt của chúng trong tế bào.
- Những năm đầu thập niên 1980 các nhà khao học đã phát hiện thấy ở Escherichia coli có những phân tử RNA nhỏ (dài khoảng 100 nucleotide) có thể bám vào một trình tự bổ trợ trên mRNA và ức chế quá trình dịch mã .Hiện nay khoảng 25 trường hợp điều hoà bởi các antisense RNA đã được tìm thấy ở vi khuẩn E.coli. Hiện tượng điều hòa dịch mã bởi RNA này ở sinh vật nhân chuẩn đã được chứng minh lần đầu vào 1993 khi các nhà khoa học nghiên cứu gene chi phối sự phát triển của bộ phận sinh dục của tuyến trùng Caenorhabditis elegans. Tuy nhiên trong nhiều năm công trình nghiên cứu này đã bị bỏ ngỏ và chỉ được quan tâm trở lại khi một ví dụ thứ hai về một RNA điều hòa nhỏ được tìm thấy ở C.elegans, và các hiện tượng tương tự cũng xuất hiện trong nhiều loài khác. Tuy nhiên quan điểm này đã bị thay đổi một cách nhanh chóng khi một số lớn phân tử RNA nhỏ, gọi là microRNA (miRNA), được phát hiện năm 2001.
Tài liệu tham khảo:
Nobel lecture 1993 and related documents.
MEOCON BIO 2008
Đăng ký:
Đăng Nhận xét (Atom)
.jpg)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét