DNA bevat gecodeerde instructies die uw cellen nodig hebben om te werken. In een eukaryoot, een organisme met een kern in elk van zijn cellen, is het DNA opgeslagen in de kern, dus die instructies moeten naar de cel worden verzonden door er eerst een kopie van te maken in een polymeer genaamd messenger RNA of mRNA. mRNA wordt bewerkt door cellulaire machines voordat het de kern verlaat, en er worden verschillende belangrijke moleculaire kenmerken aan toegevoegd om het te markeren als voltooid en klaar voor gebruik.
mRNA aftoppen
De eerste chemische modificatie die alle eukaryote mRNA's delen, wordt een 5'-cap genoemd. Het RNA-polymerase-enzym reist langs een DNA-streng en maakt een RNA-kopie of transcript. Het uiteinde van het RNA-polymeer waar het RNA-polymerase begon te synthetiseren, wordt het 5'-uiteinde genoemd. Drie andere enzymen voegen een chemische groep toe, 7-methylguanylaat genaamd, aan het 5'-uiteinde; deze wijziging wordt een dop genoemd. Als een mRNA in de cel verschijnt zonder een 5'-cap, kan het worden afgebroken door andere enzymen; de instructies die erin staan zullen nooit vertaald worden. De 5'-cap markeert het mRNA als legitiem en beschermt het tegen afbraak.
Polyadenylering
De andere universele modificatie die alleen in eukaryoot mRNA wordt gevonden, is een poly-A-staart. Het 5'-uiteinde van het mRNA is waar het RNA-polymerase begon en de 3'-staart is waar het eindigt. Na transcriptie voegt een enzym genaamd poly (A) polymerase overal 100 tot 250 extra adenosine- of A-subeenheden toe, vandaar de naam poly A-staart. Deze staart lijkt het mRNA stabieler te maken en markeert het als bestemd voor export vanuit de kern.
Functies voor wijzigingen
5'-caps en poly-A-staarten worden gevonden in alle eukaryote mRNA's. Bacteriën en andere prokaryoten gebruiken echter ook mRNA, maar hun mRNA's missen deze twee kenmerken. Eukaryotisch mRNA wordt soms bewerkt of gesplitst voordat het de kern verlaat, dus moeten ze reguleren welke mRNA's de kern kunnen verlaten. Bovendien is de vertaling van de instructies die in het mRNA worden gecodeerd een veel sterker gereguleerd proces in eukaryoten, en deze modificaties spelen ook een belangrijke rol in dat proces. In tegenstelling tot eukaryoten hebben prokaryoten geen kern, dus het is niet nodig om de ingang of uitgang van mRNA's te reguleren - zodra het mRNA is getranscribeerd, wordt het in de cel losgelaten.
Virussen en mRNA
Wanneer een virus een eukaryote cel infecteert, moet de ziekteverwekker ervoor zorgen dat de gastheercel stopt met het produceren van zijn eigen eiwitten en in plaats daarvan virale eiwitten en RNA's gaat maken. Sommigen van hen, zoals poliovirussen en picornavirussen, dragen een enzym dat een eiwit verkleint dat nodig is om de instructies te vertalen die zijn opgeslagen in een 5'-capped mRNA. Als resultaat wordt geen van de eigen mRNA's van de cel getranslateerd, en in plaats daarvan wordt het virale RNA dat niet is afgetopt, getranslateerd. Door dit te doen, nemen ze wat een risico zou kunnen zijn - hun eigen gebrek aan een 5'-cap - en maken er een voordeel van.