https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=TmRNA TmRNA - Versionsgeschichte 2026-05-28T06:10:14Z Versionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale Kopie MediaWiki 1.43.8 https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=TmRNA&diff=1584914&oldid=prev imported>Gib Senf dazu!: tk kl 2021-04-27T10:15:30Z <p>tk kl</p> <p><b>Neue Seite</b></p><div>{{SEITENTITEL:tmRNA}}<br /> &#039;&#039;&#039;tmRNA&#039;&#039;&#039; ist die Kurzform für &#039;&#039;&#039;transfer-messenger-RNA&#039;&#039;&#039;. Es handelt sich um eine kleine, stabile [[Ribonukleinsäure]] (kurz &#039;&#039;RNA&#039;&#039;). Der Name ist eine Kombination aus [[tRNA]] (&#039;&#039;transfer-RNA&#039;&#039;) und [[mRNA]] (&#039;&#039;messenger-RNA&#039;&#039;). Namensgebend hierbei ist die Fähigkeit, Eigenschaften beider RNA-Typen zu vereinen. Weitere, aber veraltete, geläufige Namen sind &#039;&#039;&#039;10S RNA&#039;&#039;&#039; und &#039;&#039;&#039;10Sa RNA&#039;&#039;&#039;.<br /> <br /> == Vorkommen ==<br /> [[Gen]]e für tmRNA wurden in jedem [[Bakterien|bakteriellen]] [[Genom]] gefunden, dies schließt auch Bakterien mit erheblich reduziertem Erbgut ein. Dagegen wurde tmRNA weder in [[Archaeen]] noch –&amp;nbsp;mit Ausnahme mancher [[Organell]]en&amp;nbsp;– in [[Eukaryoten]] identifiziert.<br /> <br /> == Gen ==<br /> Das Gen, welches die tmRNA codiert, heißt &#039;&#039;ssrA&#039;&#039;. Es wird wie andere tRNAs aus einem Vorläufertranskript synthetisiert und auch in ähnlicher Weise durch [[Ribonuklease]]n weiter prozessiert, beispielsweise durch [[RNase&amp;nbsp;P]] oder [[RNase&amp;nbsp;E]]. Bakterien, die die CCA-Sequenz am 5&#039;-Ende nachträglich (posttranskriptionell) einführen, machen dies auch für ihre prä-tmRNAs. Dies passiert beispielsweise in &#039;&#039;[[Bacillus subtilis]]&#039;&#039;.<br /> <br /> Das für die Funktion der tmRNA essentielle Protein SmpB wird durch das Gen &#039;&#039;smpB&#039;&#039; codiert.<br /> <br /> In den meisten Bakterienspezies ist die tmRNA nicht essentiell, kann aber zu Wachstumsdefekten führen, beispielsweise nach Stressantworten.&lt;ref name=&quot;Keiler&quot;&gt;K. C. Keiler: &#039;&#039;Biology of trans-translation.&#039;&#039; In: &#039;&#039;Annu Rev Microbiol.&#039;&#039;, 62, 2008, S. 133–151. PMID 18557701. [[doi:10.1146/annurev.micro.62.081307.162948]].&lt;/ref&gt; Für &#039;&#039;[[Neisseria gonorrhoeae]]&#039;&#039;, &#039;&#039;[[Shigella flexneri]]&#039;&#039;, &#039;&#039;[[Mycoplasma genitalium]]&#039;&#039; oder &#039;&#039;[[Haemophilus#Haemophilus influenzae|Haemophilus influenzae]]&#039;&#039; ist die Aktivität der tmRNA dagegen überlebenswichtig.<br /> <br /> == Aufbau ==<br /> [[Datei:TRNAmRNAtmRNAComparison.png|mini|hochkant=2|Vergleich zwischen einer tRNA, einer mRNA und einer tmRNA (rechts).]]<br /> Der tRNA-Teil der tmRNA besitzt sowohl einen TΨC-Stamm als auch einen Akzeptor-Stamm, der mit der tRNA-typischen Sequenz CCA-5&#039; endet. Es fehlen aber der Anticodonstamm und die D-Schleife. Ein spezieller [[offener Leserahmen]] (ORF) ähnelt einer mRNA und codiert für eine Proteinsequenz, die später an ein bestehendes Protein angehängt wird (siehe auch Abschnitt Funktion). In tmRNA wurden auch drei bis vier [[Pseudoknoten]] identifiziert, deren exakte Funktion noch unklar ist.<br /> <br /> Die tRNA-Strukturelemente der tmRNA entsprechen denen einer tRNA, die [[Alanin]] erkennt (tRNA&lt;sup&gt;Ala&lt;/sup&gt;). So liegt im Akzeptorstamm das besondere G•C-[[Wobble-Hypothese|Wobbel-Basenpaar]] vor, was zur Erkennung durch die [[Aminoacyl-tRNA-Synthetase|Alanin-tRNA-Synthetase]] ausschlaggebend ist. Infolgedessen wird die tmRNA durch diese Alanin-tRNA-Synthetase mit Alanin beladen.<br /> <br /> Für die Funktion einer normalen tRNA ist der Anticodonstamm essentiell. In der tmRNA wird diese durch ein besonderes Protein ersetzt: SmpB. Es muss an die tmRNA binden, damit diese seine Funktion erfüllen kann. Eine Struktur der tRNA-ähnlichen Domäne der tmRNA wurde in einem Komplex mit dem SmpB-Protein identifiziert.&lt;ref name=&quot;pmid17488812&quot;&gt;{{Literatur |Autor=Y. Bessho u.&amp;nbsp;a. |Titel=Structural basis for functional mimicry of long-variable-arm tRNA by transfer-messenger RNA |Sammelwerk=[[Proc. Natl. Acad. Sci. USA]] |Band=104 |Nummer=20 |Datum=2007 |Seiten=8293–8298 |DOI=10.1073/pnas.0700402104 |PMID=17488812}}&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Arbeitsweise ==<br /> Durch ihre Form ist die tmRNA wie eine tRNA in der Lage, an ein Ribosom im Wartezustand (englisch &#039;&#039;stalled ribosome&#039;&#039;) anzudocken und so den Translationsprozess wieder aufzunehmen. Hierbei wird der eigene mRNA-Teil der tmRNA als neues Leseraster benutzt. Der Translationsprozess wird nun mit diesem fortgesetzt, was man auch als &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation bezeichnet. Dadurch wird die bisher hergestellte Peptidkette um eine spezielle Markierung in Form eines Peptidkettenrestes erweitert. Dieser Rest dient als Signal zum späteren Abbau. Ein Stopcodon auf dem mRNA-Teil bewirkt am Ende die Termination der Translation und somit die Freigabe des Ribosoms.<br /> <br /> == Funktionen ==<br /> === Qualitätskontrolle ===<br /> Bei der [[Translation (Biologie)|Translation]] von mRNA an [[Ribosom]]en zu [[Protein]]en kann es vorkommen, dass der mRNA ein [[Stopcodon]] fehlt. Dies passiert beispielsweise deshalb, weil die [[Transkription (Biologie)|Transkription]] der mRNA vor Erreichen des Stopcodon vorzeitig abgebrochen wurde. Auch eine [[Frameshift|Leserasterverschiebung]] kann dazu führen, dass im Leseraster kein Stopcodon mehr vorkommt. Alternativ kann während der Translation das in der mRNA vorkommende Stopcodon überlesen werden. In all diesen Beispielen gelangt das Ribosom schließlich an das 3&#039;-Ende der mRNA und verharrt in diesem Wartezustand; es kann weder „zurück“ in die 5&#039;- noch „vorwärts“ in 3&#039;-Richtung.<br /> <br /> Da dieser Komplex aus Ribosom und mRNA in zellulärer Umgebung stabil ist, werden diese Ribosomen dem Translationspool entzogen und verweilen nutzlos im Cytosol. Solch eine fehlerhafte Translation geschieht bei &#039;&#039;[[Escherichia coli]]&#039;&#039; pro Zellteilung bis zu 13.000 mal, durchschnittlich jedes Ribosom in der Zelle ist während eines Zellzyklus davon betroffen.<br /> <br /> Darüber hinaus erfüllen die dabei hergestellten und möglicherweise freigesetzten Proteine und Peptide keine Aufgabe, da sie nicht ihre volle Länge erreicht haben. Außerdem können sie potentiell schädlich für die [[Zelle (Biologie)|Zelle]] sein.<br /> <br /> Um dem zu begegnen, erfüllt die tmRNA folgende wichtige Funktionen:<br /> <br /> # Sie befreit feststeckende Ribosomen von der mRNA und fügt diese wieder dem Translationspool zu.<br /> # Sie markiert die bei der Translation entstandenen unvollständigen Peptidketten für den Abbau.<br /> <br /> === Regulation der Genexpression ===<br /> Neben einer Aufgabe in der Qualitätskontrolle spielt die &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation auch eine wichtige Rolle in der Regulation der Genexpression mancher Substrate.&lt;ref name=&quot;Keiler&quot; /&gt;<br /> <br /> In &#039;&#039;E. coli&#039;&#039; wird die &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation für die Regulation von LacI genutzt. LacI ist der homotetramere [[Repressor]] des [[lac-Operon]]s, der – wenn ausreichend [[Glucose]] zur Verfügung steht – an die [[Promotor (Genetik)|Promotorstellen]] des lac-Operons bindet. Damit wird ein Ablesen der Gene &#039;&#039;lacZ&#039;&#039;, &#039;&#039;lacY&#039;&#039; und &#039;&#039;lacA&#039;&#039; verhindert, die für den Abbau der [[Lactose]] nötig wären. Der LacI-Repressor autoinhibiert seine eigene Synthese; er bindet dabei an zwei lac-Operatorstellen, O&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt; und O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;. O&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt; liegt beim &#039;&#039;lacZYA&#039;&#039;-Promotor, O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; am Ende der codierenden Region für &#039;&#039;lacI&#039;&#039; selbst. Durch Binden von LacI an O&lt;sub&gt;1&lt;/sub&gt; und O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; kommt es für die dazwischenliegenden [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] zu einer Ausbildung einer Schleife. Wenn nun eine [[RNA-Polymerase]] das &#039;&#039;lacI&#039;&#039;-Gen abliest ([[Transkription (Biologie)|Transkription]]), gelangt sie vor Erreichen des Stopcodons an diese Schleife und fällt ab. Das transkribierte LacI ist damit unvollständig, es fehlt u.&amp;nbsp;a. das Stopcodon.<br /> <br /> Ribosomen, die diese unvollständige LacI-mRNA ablesen, würden schließlich am 3’-Ende festsitzen. Nur durch den Prozess der tmRNA in der &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation wird sichergestellt, dass diese Ribosomen befreit und das unvollständige LacI (LacI*) dem Abbau zugeführt wird. Letzteres ist die entscheidende Aufgabe in der Regulation durch die &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation, denn es wurde gezeigt, dass LacI* immer noch ein aktiver Repressor ist; die Regulation der Genexpression würde damit ohne den Prozess der &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation scheitern.&lt;ref&gt;T. Abo u.&amp;nbsp;a.: &#039;&#039;SsrA-mediated tagging and proteolysis of LacI and its role in the regulation of lac operon.&#039;&#039; In: &#039;&#039;[[EMBO J.]]&#039;&#039;, 19(14), 2000, S. 3762–3769. PMID 10899129. {{PMC|313975}}.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> Ein anderes Beispiel für die Rolle der &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation wird im Zuge einer Stressantwort vorgeschlagen.&lt;ref&gt;S. K. Christensen, K. Gerdes: &#039;&#039;RelE toxins from bacteria and Archaea cleave mRNAs on translating ribosomes, which are rescued by tmRNA.&#039;&#039; In: &#039;&#039;Mol Microbiol.&#039;&#039;, 48(5), 2003, S. 1389–1400. PMID 12787364.&lt;/ref&gt; Unter Stressbedingungen sorgt das [[Toxin]] [[RelE]] für einen globalen, zellulären Translationsstopp, indem mRNAs geschnitten werden. Dies soll dafür sorgen, dass kostbare Ressourcen sofort für essentielle zelluläre Prozesse umgeleitet werden – die Translation ist ein kostspieliger Vorgang. Wenn die stressinduzierende Ursache überwunden wurde, wird RelE inaktiviert. Durch den Prozess der &#039;&#039;trans&#039;&#039;-Translation werden die Ribosomen befreit, so dass die Zelle wieder normal arbeiten kann.<br /> <br /> == Literatur ==<br /> * K. C. Keiler: &#039;&#039;Biology of trans-translation.&#039;&#039; In: &#039;&#039;Annu Rev Microbiol.&#039;&#039;, 62, 2008, S. 133–151. PMID 18557701. [[doi:10.1146/annurev.micro.62.081307.162948]]<br /> * J. Wower, I. K. Wower, C. Zwieb: &#039;&#039;Making the jump: new insights into the mechanism of trans-translation.&#039;&#039; In: &#039;&#039;J Biol.&#039;&#039;, 7(5), 2008, S. 17. PMID 18598387, {{PMC|2447533}}.<br /> * O. V. Shpanchenko u.&amp;nbsp;a.: &#039;&#039;Structural aspects of trans-translation.&#039;&#039; In: &#039;&#039;IUBMB Life&#039;&#039;, 62(2), 2010, S. 120–124. PMID 20073035. [[doi:10.1002/iub.296]]<br /> * C. S. Hayes, K. C. Keiler: &#039;&#039;Beyond ribosome rescue: tmRNA and co-translational processes.&#039;&#039; In: &#039;&#039;[[FEBS Lett]]&#039;&#039;., 584(2), 2010, S. 413–419. PMID 19914241<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.ag.auburn.edu/mirror/tmRDB/ tmRDB: Eine Datenbank für tmRNA-Sequenzen]<br /> * [http://bioinformatics.sandia.gov/tmrna/ Die tmRNA-Website]<br /> <br /> == Einzelnachweise ==<br /> &lt;references /&gt;<br /> <br /> [[Kategorie:RNA]]</div> imported>Gib Senf dazu!