יצירת החלבונים היא תהליך ארוך ומורכב, שאחר משחקני המפתח בו הוא ה-RNA השליח (mRNA), שמשמש תבנית לייצור החלבון. ה-mRNA הוא העתק של הגן השמור בDNA ומכיל את כל המידע הדרוש לקידוד החלבון, כולל הרבה מידע בקרתי שאינו נחוץ לתרגום עצמו.

בדרל לתצורה הסופית והמוכנה לתרגום ה-mRNA עובר כמה תהליכי עיבוד, מרמת השעתוק (transcription) ועד לשחבור (splicing). הסרטונים שלפנינו עוסקים בתהליכי העיבוד של ה-mRNA. הסרטון הראשון עוסק בתהליך עיבוד ה-mRNA סמוך לשעתוק והשני עוסק בתהליך השחבור.

 

הסרטון הופק במסגרת פרויקט Virtual Cell של אוניברסיטת צפון דקוטה בארה"ב. תורגם בידי צוות דוידסון אונליין

 

הmRNA הוא התוכנית שעל פיה התא בונה את החלבון, מעין העתק של הגן שעבר התאמה לתרגום. ראשית, ה-mRNA עובר כמה שינויים כבר בתהליך השעתוק. השינוי הראשון הוא הוספת זנב poly A. קבוצה גדולה של נוקלאוטידים מסוג A מתווספים למולקולה בסוף ה-RNA ומשמשים שם כסמן שמודיע לריבוזום שהוא הגיע לקצה ה-mRNA ויכול להתנתק. השינוי השני הוא הוספת קבוצת מתיל (CH3) בקצה ההתחלתי של ה-mRNA (הקצה ה-5') כדי להגן עליו מפני רנאזות (אנזימים חותכי RNA) ולהגביר את היציבות של המבנה.

הגן מכיל כמות גדולה של חומר לא מקודד שממלא תפקידים של בקרה והכנה (הקטנת ההסתברות להתרחשות מוטציה באזור המקודד של החלבון), וכלי לקבל חלבון פעיל חשוב להסיר את החלקים האלה לפני התרגום. לשם כך קיים מנגנון השחבור שמתואר בסרטון השני.

תהליך השחבור מבוסס בנוי על קישור של קומפלקס הספלייסוזום לאלמנטים מסוימים ב-RNA, כיפופו, חיתוך הקטעים הלא מקודדים וחיבור הקטעים המקודדים השכנים.

ב-mRNA קיימים אלמנטים בקרתיים נוספים שאינם מוזכרים בסרטונים. אחד מהם נקרא UTR (קיצור של Untranslated Region). אלו אזורים משני צדי האזור המקודד שאחראים על יציבות ה-mRNA ועל תדירות הקישור של הריבוזום (בקרה נוספת של רמת הביטוי). קיים אלמנט בשם IRES (או Internal Ribosome Entry Site) שמאפשר תרגום של שני חלבונים מ-mRNA אחד, על ידי קישור ריבוזום לאלמנט הזה. ה-IRES הוא מרכיב נדיר יחסית.

יש מינים שקיים בהם תהליך של עריכת RNA, כלומר שינוי רצף הRNA. התהליך הזה נקרא RNA editing וגם הוא נדיר יחסית.

אצל חיידקים, גנים חשובים נמצאים בקבוצות ומשועתקים יחד בגדיל mRNA יחיד. קבוצת גנים כזאת נקראת "אופרון". היתרון המובהק שלה הוא שהיא מאפשרת שעתוק מהיר של כל הגנים האחראים על תהליך מסוים. אצל יצורים אאוקריוטים (בעלי גרעין) נדיר מאוד למצוא תופעה כזאת. הדבר היחיד שמתקרב אליה הוא אלמנט ה-IRES.

13 תגובות

  • שי

    שחבור RNA

    רציתי לדעת האם כל סוגי ה-RNA עוברים שחבור הוצאת האינטרונים והאםלכולם מוספים 3' פולי A ו5' cap הוא שרק M-RNA עובר תהליך זה?

    תודה מראש

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    תהליך השחבור איננו יחודי רק למולקולות mRNA. גם מולקולות ה-RNA הריבוזומלי (rRNA) ו-tRNA עוברות שחבור, אולם תהליך השחבור בהן שונה מהתהליך "הקלאסי" שקיים במולקולות mRNA באמצעות הספלייסוזום. בנוסף לא כל מולקולות ה-mRNA עובורת שחבור. ישנם גנים שהרצף המקודד בהם לחלבון מורכב מאקסון יחיד ולפיכך ב-mRNA שלהם לא קיימים צמתי שחבור .

    מולקולות RNA קטנות שאינן מקודדות לחלבון כדוגמת משפחת ה-microRNA ו לא עובורות שחבור, אלא מעובדות במכניזים שונה . יחד עם זאת לאחר שעתוקה של מולקולת ה-microRNA הראשונית היא עוברת אדנילציה ב-'3 ו-'5 capping. כך שגם אלו אינם יחודיים למולקולות mRNA.

  • יניב גל

    שחבור לעומת שחבור חלופי

    מה ההבדל המנגנוני בין שחבור רגיל (splicing)
    לבין שחבור חלופי (alternative splicing)?

  • עידו קמינסקי

    שחבור חלופי

    בשחבור חלופי ישנם, בנוסף לאתרי השחבור הרגילים, אתרי קונצנזוס נוספים לשחבור חלופי הפועלים בדיוק לפי אותו מנגנון כמו השחבור הרגיל. הבקרה על איזה מהאתרים יושמש בכל רגע נתון איננה מובנת היטב.

  • שחר

    שאלה

    מה ההבדל בין שחבור חלופי מטיפוס אחד לשחבור חלופי מטיפוס שתיים?
    האם הוא קיים בבני אדם?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום שחר אני מכיר 5 סוגים של שחבור חלופי, בשני מנגנונים אפשריים (פרומוטור חלופי או פוליאדנילציה חלופית).

    תמונה זו נלקחה מוויקיפדיה (באנגלית)

    אני מניח שאתה מדבר על intron retention - השארת אינטרונים בmRNA, זהו מנגנון הנפוץ בצמחים ובאורגניזמים ירודים בהם יש אינטרונים קטנים יחסית (פחות מ-500 בסיסים). לפי מה שידוע לי הוא נדיר מאוד ביונקים. כנראה שזהו שריד למנגנון שחבור עתיק. על פי מחקר (ראה קישור למאמר) המנגנון קיים בבני אדם, מדובר בכ-14.8% מהגנים אשר עוברים שחבור חלופי. רוב המקרים הללו הוא באזור לא מתורגם (UTR).

    במאמר מוסגר אומר לך, שהמאמר לא פורסם בעיתון מאוד נחשב, על כן יתכן והקביעה בו איננה חד משמעית. אתה מוזמן לקרוא ולשפוט בעצמך (ראה קישור)

    מקווה שעזרתי
    ארז

    קישורים: מאמר על intron retention בבני אדם

  • שחר

    הסבר מופיע באתר של מט"ח

    אבל הוא לא ברור.
    http://www1.snunit.k12.il/heb_journals/mada/325246.html
    כאן כתובים על 2 סוגי שחבורים. מהו השחבור החלופי מטיפוס אחד ומהו השחבור החלופי II?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום שחר

    אני מודה שקצת התקלת אותי. המינוח שחבור חלופי סוג 1 או 2 לא מוכר לי, וגם לא מצאתי על כך מידע ברשת (לא בעברית ולא באנגלית). הדבר היחיד שכן מצאתי הוא הסוגים השונים של שחבור חלופי שעליהם פרטתיי בתגובתי הקודמת. אודה לך אם תוכל לומר לי היכן קראת את המינוח הזה, או איפה שמעת עליו.

    כל טוב

    ארז

  • שחר

    במאמר שציינתי

    http://www1.snunit.k12.il/heb_journals/mada/325246.html
    שחבור רנ"א - מפתח להעברה אמינה של מידע תורשתי. / רות שפרלינג
    "...ב-1982 נמצאה במעבדתו של טום צ'ק שבקולורדו תופעה בלתי צפויה: מולקולת... תהליך שחבור מסוג זה מכונה "שחבור מסוג I"."
    בנוסף מופיע במאמר שחבור מסוג II.
    מה ההבדל ביניהם?

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום שחר

    המאמר שאתה מדבר עליו עוסק בשחבור ללא חלבונים (וזיכה את המחבר בפרס נובל). מדובר בתהליך שחבור באמצעות RNA קטליטי, כלומר אנזים המורכב מRNA כמו הריבוזום. סוג השחבור עליו אתה מדבר הוא לא שחבור חלופי אלא שחבור "רגיל" המזרז יציאת האינטרונים מה-RNA. שחבור חלופי הינו מנגנןו היוצר תוצרי mRNA שונים מאותו הגן. זהו איננו המנגנון השחבור הקלאסי, אלא מנגנון נדיר יותר הנקרא "self splicing" בו האינטרונים עצמם יוצרים מבנה קטליטי המאפשר את השחבור.השחבור העצמי מתקיים בשני סוגי אינטרונים (סוג1 וסוג 2?) ולמרות שאינו מערב חלבונים בצורה ישירה, הוא צורך ATP.

    אתה מוזמן לעיין בקישורים ששמתי למטה

    מקווה שעזרתי
    ארז

    קישורים:
    המאמר של תומס צ'ק
    מאמר בעברית על מחקרם של צ'ק ואלטמן

  • שחר

    הנה

    מצאתי את המאמר הבא. אני חושב ששם השחבור מטיפוס אחד נקרא Group I ושחבור מטיפוס 2 נקרא Group II. אני צודק?

  • שחר

    http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/83443.aspx

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    אכן

    המאמר שהבאת מתאר שחבור מסוג I וII כפי שתארתי בתשובות האחרונות שלי