Cap-Struktur

Cap-Struktur

Die Cap-Struktur (zu deutsch Kappe) ist eine Modifizierung des 5’-Endes, die bei allen eukaryotischen mRNAs und vielen noncoding RNAs gefunden wird. Dabei handelt es sich meist um ein modifiziertes Guanin-Nukleotid, welches während der Transkription des Gens über eine seltene 5’-5’-Phosphodiesterbindung an das Kopfende der RNA geknüpft wird (man spricht dabei von engl. Capping).

Diese Cap-Struktur erhöht die Stabilität der RNA dramatisch und ist wichtig für den Transport der RNA aus dem Kern in das Cytoplasma und die darauf folgende Translation der mRNAs durch die Ribosomen. Capping findet wie auch das Splicing und die Polyadenylierung (engl. Tailing) cotranskriptionell statt, d.h. noch während die RNA-Polymerase die RNA synthetisiert. Man spricht daher auch von einer RNA-Fabrik (vgl. Splicing).

Welche Cap-Strukturen gibt es?

m7G-Cap-Struktur.
Ausschnitt des 5'-Endes einer G-Cap-Struktur.

Bei mRNAs, die durch die RNA-Polymerase II transkribiert werden, findet sich die klassische m7G-Cap. Hier wird (nach Hydrolyse des terminalen γ-Phosphates durch die Triphosphatase) durch das so genannte Capping-Enzym ein GMP-Rest (von GTP) in Form einer 5’-5’-Phosphodiesterbindung auf das 5’-Ende der RNA übertragen und anschließend an Position 7 des Guanins unter Verbrauch von S-Adenosylmethionin (SAM), ein universeller Methylgruppendonor, methyliert, es resultiert: 5’-5’ m7GpppN. Zusätzlich treten weitere Methylierungen der ersten Basen der mRNA in Position 2’ auf, man spricht dann von Cap1 (nur die erste Base methyliert) oder Cap2 (die ersten beiden Basen methyliert).

Manche Viren zeigen eine Eigenart im Biosyntheseweg der Cap-Struktur: GTP wird zunächst methyliert und erst anschließend auf die RNA übertragen.

Bei einigen snRNAs, die beim Splicing wichtige Funktionen wahrnehmen, findet sich die m3G-Cap, eine Abwandlung der m7G-Cap, bei der während der Reifung im Cytoplasma zwei zusätzliche Methylgruppen auf Position 2 der Base übertragen wurden (m2,2,7Trimethyl-Guanosin-Cap).

Transkripte der RNA-Polymerase III erhalten keine solchen 5’-Cap Strukturen, bei einigen wenigen RNAs findet sich aber eine Monomethylierung an einem γ-Phosphatrest (z.B. U6 snRNA).

Weiterhin findet man z.B. in Trypanosomen weitaus kompliziertere Cap-Strukturen, bei denen nicht nur das erste Nukleotid modifiziert ist, sondern auch darauf folgende (z.B. Trypanosoma brucei Cap-4).

Funktion

Wie auch der Poly-A-Schwanz am 3’-Ende von mRNAs spielt die Cap-Struktur eine wichtige Rolle beim Stabilisieren der mRNAs. Ohne diese Struktur werden die mRNAs im Cytoplasma schnell von 5’ nach 3’ durch Exonucleasen abgebaut.

Auch beim Ausschleusen der RNA aus dem Zellkern durch die Kernporen in das Cytoplasma (RNA-Export) spielt die Cap eine wichtige Rolle. Sie wird noch während der Transkription vom Cap-binding Komplex (CBC20 und CBC80) gebunden, der im Zusammenwirken mit anderen Faktoren einen effektiven Transport sichert.

Von entscheidender Wichtigkeit ist die Cap auch bei der Initiation der Translation. Sowohl gebunden durch CBC (während der ersten Runde der Translation) als auch durch eIF4E (während aller weiterer Runden) sorgt sie dafür, dass das Ribosom rekrutiert wird und mit der Initialisierung beginnt. Dabei kommt es zu einem Ringschluss der RNA (closed loop model of translation), bei dem das 5’-Ende mit dem Poly-A-Schwanz interagiert (über eIF4E, eIF4G und das cytoplasmatische Poly-A-Bindeprotein PABPC).

Da einige Viren ausschließlich im Cytoplasma replizieren, erhalten sie von der zellulären Maschinerie keine Cap-Struktur. Um die Nachteile auszugleichen, die dies mit sich bringt, stehlen sie eine Cap von zellulären mRNAs, man spricht von Cap-snatching. Eine mRNA des Wirtsorganismus wird dabei nahe dem 5’-Ende gespalten (welches ja die Cap trägt) und als sogenannter capped-leader dazu benutzt die virale Translation zu initiieren.

Literatur

  • Rolf Knippers: Molekulare Genetik. 8. Auflage. Georg Thieme Verlag, 2001. ISBN 3-13-477008-3

Wikimedia Foundation.

Нужна курсовая?

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • 5'-Cap-Struktur — 3D Stäbchenmodell von mRNA, bestehend aus sechs Basenpaaren mit m7G Cap Struktur, nach PDB 1AV6 …   Deutsch Wikipedia

  • Cap — als Abkürzung steht für: Calender Access Protocol, Übermittlungsprotokoll für Kalenderdaten zwischen beliebigen Groupwareservern. CAMEL Application Part: Transportprotokoll aus der Familie des Signalling System 7 für CAMEL Anwendungen in… …   Deutsch Wikipedia

  • CAP — als Abkürzung steht für: CAP (Automobilhersteller), ehemaliger belgischer Automobilhersteller CAP (Markt), eine Supermarktkette betrieben von behinderten/benachteiligten Menschen CAP Customer Advantage Program GmbH, verantwortlich für HappyDigits …   Deutsch Wikipedia

  • Cap-Binding-Komplex — CBC Oberflächenmodell von zwei Seiten gesehen (lange Kette pink, kurze gelb, m7 …   Deutsch Wikipedia

  • Cap-Virus —   (auch Social), ein seit Mitte 1997 in Deutschland verbreiteter Makrovirus, der sich in Dokumentvorlagen des Textverarbeitungsprogramms Word versteckt. Anders als andere Makroviren ist dieser Computervirus nicht sprachabhängig, sondern ermittelt …   Universal-Lexikon

  • cap — cap, am 5 Ende eines eukaryotischen mRNA Moleküls nach der Transkription beim ⇒ Processing gebildete Struktur, die durch Bindung von 7 Methylguanosin über eine 5 – 5 – Triphosphatbrücke und Methylierung der nächstliegenden Basen entsteht; schützt …   Deutsch wörterbuch der biologie

  • 5'-Cap-Sequenz — Die Cap Struktur (zu deutsch Kappe) ist eine Modifizierung des 5’ Endes, die bei allen eukaryotischen mRNAs und vielen noncoding RNAs gefunden wird. Dabei handelt es sich meist um ein modifiziertes Guanin Nukleotid, welches während der… …   Deutsch Wikipedia

  • mRNA-cap-Methyltransferase — Masse/Länge Primärstruktur 476 Aminosäuren …   Deutsch Wikipedia

  • Algebraische Struktur — Der Begriff algebraische Struktur, missverständlich auch „universelle Algebra“, „allgemeine Algebra“ oder „Algebra“ genannt, bezeichnet ein mathematisches Objekt. Das Synonym allgemeine Algebra bezeichnet gleichzeitig auch den Teilbereich der… …   Deutsch Wikipedia

  • Mathematische Struktur — Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Hierarchie mathematischer Strukturen. Unter einer mathematischen Struktur wird hier eine Menge verstanden, die mit bestimmten Eigenschaften ausgestattet ist. Algebraische Strukturen sind mit einer oder …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”