Il DNA contiene istruzioni codificate di cui le cellule hanno bisogno per funzionare. In un eucariote, un organismo con un nucleo in ciascuna delle sue cellule, il DNA è immagazzinato all'interno del nucleo, quindi quelli le istruzioni devono essere trasmesse alla cellula facendone prima una copia in un polimero chiamato RNA messaggero o mRNA. L'mRNA viene modificato dal macchinario cellulare prima che lasci il nucleo e ad esso vengono aggiunte diverse importanti caratteristiche molecolari per contrassegnarlo come finito e pronto per l'uso.
Capping mRNA
La prima modificazione chimica condivisa da tutti gli mRNA eucariotici è chiamata cap 5'. L'enzima RNA polimerasi viaggia lungo un filamento di DNA creando una copia o trascrizione dell'RNA. L'estremità del polimero dell'RNA in cui la RNA polimerasi ha iniziato a sintetizzare è chiamata estremità 5'. Altri tre enzimi aggiungono un gruppo chimico chiamato 7-metilguanilato all'estremità 5'; questa modifica è chiamata cap. Se un mRNA appare nella cellula senza un cappuccio 5', può essere scomposto da altri enzimi; le istruzioni in esso contenute non verranno mai tradotte. Il cappuccio 5' contrassegna l'mRNA come legittimo e lo protegge dalla degradazione.
poliadenilazione
L'altra modifica universale trovata solo nell'mRNA eucariotico è una coda poli-A. L'estremità 5' dell'mRNA è dove è iniziata la RNA polimerasi e la coda 3' è dove finisce. Dopo la trascrizione, un enzima chiamato poli (A) polimerasi aggiunge da 100 a 250 ulteriori adenosina o subunità A, da cui il nome coda poli A. Questa coda sembra rendere l'mRNA più stabile e lo contrassegna come destinato all'esportazione dal nucleo.
Funzioni per le modifiche
Cappucci 5' e code di poli-A si trovano in tutti gli mRNA eucariotici. Tuttavia, anche i batteri e altri procarioti usano l'mRNA, ma i loro mRNA mancano di queste due caratteristiche. L'mRNA eucariotico viene talvolta modificato o unito prima che lasci il nucleo, quindi devono regolare quali mRNA possono lasciare il nucleo. Inoltre, la traduzione delle istruzioni codificate nell'mRNA è un processo molto più altamente regolato negli eucarioti e anche queste modifiche giocano un ruolo importante in quel processo. A differenza degli eucarioti, i procarioti non hanno nucleo, quindi non è necessario regolare l'ingresso o l'uscita degli mRNA: non appena l'mRNA viene trascritto, viene rilasciato nella cellula.
Virus e mRNA
Quando un virus infetta una cellula eucariotica, l'agente patogeno deve assicurarsi che la cellula ospite smetta di produrre le proprie proteine e inizi invece a produrre proteine virali e RNA. Alcuni di loro, come poliovirus e picornavirus, trasportano un enzima che sminuzza una proteina necessaria per tradurre le istruzioni memorizzate in un mRNA 5'-capped. Di conseguenza, nessuno degli mRNA della cellula viene tradotto e viene invece tradotto l'RNA virale che non è chiuso. In questo modo prendono quella che potrebbe essere una responsabilità - la loro stessa mancanza di un limite di 5' - e la trasformano in un vantaggio.