hírvivő RNS (mRNS) messenger RNA, mRNA az érett mRNS; ez szállítja a kódot a DNS-től a sejt fehérjeképző rendszeréhez, ezért nevezik hírvivőnek (messenger). Az elő-mRNS-ből alakul ki. (→elő-mRNS, RNS)

Ötféle szerkezeti elemét különböztetjük meg:

• Az 5’-végét a 7-metil-guanozin-sapka*, egyszerűen 5’-sapka* (7-methylguanosine cap, methyl 7-GTP complex) alkotja, ez jószerivel jellemző mindegyik mRNS-re. Alapvetően az 5’-sapka akadályozza meg, hogy az exonukleáz lebontsa az mRNS-t. Szerepe van a közteskivágásban, az mRNS szállításában és az átfordításban is.

• Az 5’-végi rövid nem átfordító szakasz (5’-UTR), amelyben csaknem mindig megtalálható a CCA/GCCAUGG-3′ bázissor – nevezik Kozak consensus sequence-nek is (Kozák-bázissor) –; a fehérjeképződés elindításában van szerepe. Az AUG bázishármas a fehérjeképződést befolyásoló hatásával az átfordítás szintjén szabályozza bizonyos gének kifejeződését.

• A fehérjeképző szakasz. Ez a végső olvasókeret (final reading frame), amely hármasokba rendezett nukleotidokból tevődik össze – egy-egy hármas kódol egy-egy aminosavat. A nukleotidok négyféle bázist tartalmaznak: adenin, guanin, citozin és uracil (timin helyett). Az olvasókeret az indítóhármassal (start codon), szokásosan AUG) kezdődik, és a záróhármassal (stop codon) végződik.

• A 3’-végi rövid nem átfordító szakasz (3’-UTR; untranslated region). Az átfordítást berekesztő hármas és az adenozinokból álló 3’-farok közt van; az mRNS létidejét (half-life) szabályozó szakasz. A nagyon rövid létidejű mRNS-eknek ez a szakasza 50–150 nukleotidból áll, AUUUA mintázatokkal. Változások a bázissorban hosszabbíthatják az mRNS-ek megmaradását.

• A 3’-véget a legtöbb mRNS-ben a sok adenozinból álló 3’-adenozinvég* (poly [A] tail, 3’-farok) alkotja.

mRNS →hírvivő RNS

elő-mRNS (előhírvivő RNS) precursor mRNA, pre-mRNA – történelmi neve a heterogeneous nuclearRNA-nak (hnRNA) – a gén átírásakor keletkező éretlen mRNS (génátirat). A gént az RNS-polimeráz-2 teljes egészében átírja, a közteseket és a képezőket is, az elő-mRNS tehát a képezőket és a közteseket is tartalmazza. Az emberi génekben általában több köztes van, így az elő-mRNS-ben is. Megtalálható benne az 5’- és a 3’-UTR (nem átfordítódó szakasz) is. Négyféle szerkezeti elemből tevődik össze:

• A 3’-végi és az 5’-végi rövid nem átfordító szakasz (3’-UTR, 5’-UTR). Azonos a gén, illetőleg az mRNS nem átfordító szakaszaival.

• A fehérjeképzők (a gén képezőiről másolódott kiegészítő bázissorok). Annyi van, ahány képező a génben, amelyről átíródott.

• Köztesek (a gén közteseiről másolódott kiegészítő bázissorok). Lévén, hogy a fehérjeképzők között vannak, ezeket is közteseknek nevezzük. Mindegyik guanin, uracil (GU) kettőssel kezdődik (5’-végi vágáspont* [5’ splice site – 5’SS]), és adenin, guanin (AG) kettőssel zárul (3’-végi vágáspont* [3’ splice site – 3’SS]). Ezek a kivágás helyeinek a meghatározói. Az RNS-szike vág ki. (→RNS-szike) A harmadik jellegzetes mintázat az A-elágazás (branchpoint, branch point sequence, BPS), amely ~20 bázissor törzsökös adenozinnal.

Az elő-mRNS-hez, létrejötte pillanatától, fehérjék sokasága kötődik; ezek az elő-RNS-kötő fehérjék (hnRNA-bindig proteins), együttes nevük hnRNP. (→elő-mRNS-kötő fehérjék, mRNS)

mRNS-gátlás a génkifejeződés lényeges szabályozási folyamata a sejtplazmában, az RNS-közbeavatkozás egyik formája. Főleg a miRNS/siRNS a RISC részeként bázispárosodással kötődik az mRNS-hez, és azt hasítja, vagy csupán az átfordítását gátolja. Az mRNS gátlása visszahat: a génátíródást követően csillapítja a gént (post transcriptional gene scilensing, PTGS), általában tartósan. (→RISC, RNS-közbeavatkozás)

RNS-közbeavatkozás, RNSi* RNA interference, RNAi (egyéb elnevezések: co-suppression, post-transcriptional gene silencing [PTGS], quelling) a génkifejeződés (génátírás vagy az mRNS-ek átfordítódásának) gátlása fajlagos bázispárosodással kapcsolódó kis közbeavatkozó RNS-ek által. A génfékezés és az mRNS-gátlás folyamatát foglalja magában; a kettő közös elnevezése. A közbeavatkozás vonatkozhat egyetlen génre, géncsoportokra, önző genetikai elemekre* (selfish genetic elements/material).

Az RNSi, vagyis az RNS-közbeavatkozás a génműködés életfontosságú szabályozója: az alapvető sejtfolyamatok – sejtburjánzás, sejtelkülönülés, szervezeti egyensúlyállapot (homeostasis) – génjeinek a működése is ekként szabályozódik. Elengedhetetlen az idegen RNS-ek (vírusok) elleni védekezésben; az idegen mRNS-ek lebontásával jár. A célzott kezelések ígéretes formája, pl. a daganatsejtek mRNS-ei fajlagosan támadhatók a bázispárosodással való kötődés miatt.

génfékezés* a génátírás közvetlen szabályozási módja: megakadályozza a génátíródást (transcriptional gene silencing, TGS), rendre átmenetileg. Veleje: a kis közbeavatkozó RNS – az emberi sejtekben meghatározóan az siRNS – bázispárosodással (base-pairing) kötődik a DNS-nek valamely gén átíródását gátló bázissorához. Ez a bázissor általában a génben van, leginkább az indító területén, de lehet a köztesben, sőt a képezőben is; avagy a DNS más részén. A fékezés többféleképpen jöhet létre, pl. a kapcsolódott RNS gátolja a polimeráz továbbjutását, szabályozhatja a DNS és a kromatin metilezését, a kromatin módosulás.

mRNS-gátlás a génkifejeződés lényeges szabályozási folyamata a sejtplazmában. Főleg az miRNS/siRNS a RISC részeként bázispárosodással kötődik az mRNS-hez, és azt hasítja, vagy csupán az átfordítását gátolja. Az mRNS gátlása visszahat: a génátíródást követően csillapítja a gént (post transcriptional gene silencing, PTGS), szokásosan tartósan. (→RISC)

elő-mRNS–mRNS átalakítás az éretlen mRNS érett mRNS-sé változtatása. Háromféle módosulással megy végbe a sejtmagban:

• közteskivágással, vagyis az elő-mRNS egyes részeinek kivágásával;

• az 5’-végi sapka hozzátételével;

• 3’-végen az adenozinok kapcsolása, a 3’-farok (poly [A] tail) kialakításával.

■ Közteskivágás. A kivágásnak és az egyesítésnek több lehetősége van, aminek következtében különböző mRNS-ek képződnek, más-más fehérjét kódolva.

Az elő-mRNS kivágásának és egyesítésének lehetőségei:

• a köztesek teljes kivágása a képezők hiánytalan egyesülésével (ez a leggyakoribb)

• képző kivágása/átugrása a köztesekkel együtt (cassette exon, skipping exon)

• 3’-végi képezőbeli vágáshely (pirossal jelölve) (3’ splice site).

• 5’-végi képezőbeli vágáshely (pirossal jelölve) (5’ splice site).

• egymást kizáró kivágás (mutually exclusive exons). Két egymás melletti fehérjeképző közül vagy az egyik, vagy a másik vágódik ki; valamelyik mindig.

• váltakozó indítók (alternate promoters).

• köztesmegtartás (intron retention); az így keletkezett mRNS általában lebomlik.

A kivágódó képezők általában rövidek, és az 5’-kivágáshelyük gyengébb. Az SP fehérjék ezt felismerve segítik elő, hogy az RNS-szike ide kapcsolódjék. Ezzel ellentétben az a köztes, amelyhez SR fehérje kapcsolódik, nem vágódik ki. Az SR fehérjék tehát alapvető szabályozók: serkentő vagy gátló hatásuk az elő-mRNS-hez való kapcsolódásuk helyétől függ.

■ Az mRNS 5’-végének kialakítása. Az elő-mRNS 5’-végén trifoszfát kapcsolódik az utolsó bázishoz. Enzimek ebből alakítják ki a metil-guanozin-trifoszfátot tartalmazó 5’-sapkát.

Az 5’-sapka kialakítása azzal kezdődik, hogy az elő-mRNS trifoszfátjából a trifoszfatáz egyet lehasít. Helyére a guanilil-transzferáz guanozin-monofoszfátot köt, amely rendszerint a 7. szénatomján metileződik, kialakítva a metil-guanozin-trifoszfátból álló 5’-sapkát. Ez teszi lehetővé, hogy az mRNS a magból a sejtplazmába kerüljön. (p foszfát; N nukleotid; G guanozin; m metil)

■ Az mRNS 3’-végének kialakítása. Az mRNS 3’-vége az elő-mRNS 3’-végén lévő AAUAAA-3’ bázissor hasításával és több száz adenozin (polyA) hozzáadásával jön létre. Az adenozin-monofoszfátok (AMP, 5’-adenylic acid) hozzáadása az mRNS 3’-végéhez az elő-mRNS átíródásának végeztével kezdődik: az elő-mRNS 3’-végének levágását követően sajátos fehérjék kapcsolják az AMP-ket a kialakuló mRNS 3’-végéhez. A hasítás helyét az 5′-AAUAAA-3 bázissor jelzi, amelyik 15–20 nukleotidnyira van felfelé a 3’-farok helyétől. (→hírvivő RNS)

A folyamat elnevezése a nemzetközi irodalomban: polyadenylation, a hazaiban adenozinodás*; és része a génkifejeződésnek. Vannak gének, amelyeknél az adenozinodás nemcsak a 3’-végen következik be; elnevezése alternative polyadenylation (termination); magyarul vagylagos adenozinodás*; ennek következtében egy génről így is többféle fehérje keletkezhet. A 3’-adenozinvég jelentős az mRNS sejtplazmába szállításában, az átfordításában és az mRNS állékonyságában: folyamatosan rövidül, és ha már túl rövid, az mRNS lebomlik.

Egyes mRNS-eknek, például a hiszton-mRNS-eknek nincs farokrészük, hanem hurokszerkezetet (stem-loop structure) képeznek, amelyet az U7 fehérjét tartalmazó snRNP alakit ki.

A sejtmagban kialakult mRNS-t a hozzá kapcsolódó szállítófehérjék (export factors) viszik a sejtplazmába. A kialakult mRNS-hez a sejtmagban azonnal REF/ALY, majd NXF1/TAP fehérje kötődik, kialakítva TREX össztest. Az SRSF1 (SR fehérje) viszi át az mRNS-t úgy, hogy kapcsolódik a NXF1/TAP-hoz: a TAP kötőgomolya köti. Miközben a REF/ALY leválik.