RNA regulation PDF

**בקרה ברמת הרנא** מי שמבצע את הבקרה הן מולקולות הרנא עצמן. המולקולות האלו יכולות להיות חלק מהרנא המסונתז או ממקומות אחרים. הן יכולות לבקר את השעתוק, עיבוד רנא, יציבות רנא או את תהליך התרגום. חלק מהרנא עושים בקרה ב-cis, שבה חלק מהרנא המסונתז עושה בקרה על עצמו וחלק ב-base שפועלים על סמך זיווג בסיסי...

**בקרה ברמת הרנא** מי שמבצע את הבקרה הן מולקולות הרנא עצמן. המולקולות האלו יכולות להיות חלק מהרנא המסונתז או ממקומות אחרים. הן יכולות לבקר את השעתוק, עיבוד רנא, יציבות רנא או את תהליך התרגום. חלק מהרנא עושים בקרה ב-cis, שבה חלק מהרנא המסונתז עושה בקרה על עצמו וחלק ב-base שפועלים על סמך זיווג בסיסים. **cis-mediated RNA regulation** הבקרה הזו מתבססת על היכולת של רנא ליצור מבנים שניוניים, זאת אומרת, להתקפל על עצמה וליצור רנא דו-גדילי. בציור השמאלי יש אתר קישור של ריבוזום (RBS), לידו יכול להיווצר מבנה שניוני של רנא שגורם לטרמינציה וסיום השעתוק. יכול להתרחש תהליל הפוך בו המבנה הנוצר מתפרק וכעת מאפשר לרנא פולימראז להמשיך לשעתק. הצד הימני של האיור מתאר בקרה על תהליך התרגום: אם אזור הקישור לריבוזום חסום, הוא לא יוכל להיקשר ולכן לא יתרחש תרגום של המרנא. מנגד, פתיחה של הלולאה תחשוף את אתר הקישור והתרגום יוכל להתרחש. תהליך השינוי הזה תלוי במספר מנגנונים: Attenuation בו יש תנועה של אתר ORF, Riboswitches שתלוי בקישור ליגנד ו-RNA Thermometers שתלוי בטמפרטורה. **Attenuation** **Multi-layered Regulation -- trp Operon**  הגנים באופרון מקודדים ליצור של חומצת האמינו טריפטופן. כאשר יש חסר בטריפטופן יהיה ביטוי של הגנים הרלוונטיים לו וכאשר יש עודף, שיכול להיות רעיל לתא, הביטוי ייעצר. בקרת אחת שקיימת באופרון היא בקרה באמצעות רפרסור שמעכב את ביטוי הגנים ווהוא ייקשר לדנא רק כאשר ה-co-repressor שלו נמצא, שזה הטריפטופן. באזור ה-leader שנמצא לפני הגנים לביטוי הטריפטופן (אדום) יש רצף של פפטיד בו יש שני טריפטופנים. אם יש הרבה מחומצת האמינו הזו בסביבה, הפפטיד נוצר בלי בעיה. תוך כדי שרנא פולימראז מסנתז את הרנא, הריבוזום נקשר לקודון ההתחלה של L ומתחיל לתרגם. כאשר אזורים 3 ו-4 מסונתזים, הם יוצרים מבנה שניוני שגורם לרנא פולימראז ליפול ולהפסיק את השעתוק של כל הגנים. מנגד, אם אין מספיק טריפטופן בסביבה, הריבוזום מגיע לרצפים ב-L ואין לו טריפטופן להכניס לפפטיד, לכן התרגום נעצר. העצירה של הריבוזום גורמת להיווצרות של מבנה שניוני בין 2 ל-3 שדווקא כן מאפשר לרנא פולימראז להמשיך לסנתז את הרנא ולכן יש ביטוי של הגנים שאחראים ליצירה של טריפטופן. כלומר, כאשר ריכוז הטריפטופן גבוה, נוצר טרמינטור שמפסיק את השעתוק וכאשר ריכוזו נמוך, לא נוצר הטרימנטור. **Riboswitches** מנגנון שהתגלה בעשורים האחרונים ובו יש שינוי במבנה השניוני של הרנא שנוצר כתוצאה מקישור של ליגנד. הוא מורכב משני אזורים: **aptamer** שקושר את הליגנד **ו-effector** שנמצא במורד הזרם לאפטמר ומשפיע על ביטוי הגן המבוקר. האיור הבא הוא דוגמה לבקרה ברמת התרגום ובה נוצר מבנה שניוני. הלולאה היא האפטמר והאזור אחריו (ה-expression platform) הוא האפקטור. קישור של הליגנד לאזור של האפטמר גורם לשינוי במיקום המבנה השניוני, חסימה של אזור הקישור לריבוזום וכך לעצירה של תהליך התרגום. האיור השני היא דוגמה לבקרה ברמת השעתוק ובה הליגד נקשר אל האפטמר, גורם ליצירה של טרמינטור וכך לנפילה של הרנא פולימראז וטרמינציה של השעתוק. **RNA Thermometers** מבנים שניוניים של רנא שמשתנים כתלות בטמפרטורה. למשל בטמפרטורות נמוכות נוצר מבנה שניוני יציב של הרנא כך שהאתר לקישור הריבוזום נעול בתוכו ומונע את תהליך התרגום. כאשר הטמפרטורה עולה, המבנה השניוני הזה נפתח, נחשף אתר הקישור של הריבוזום וכעת הוא מסוגר להיקשר ולתרגם את הגנים שבאים לאחר מכן. חיידק הליסטריה שכיח במזונות מזוהמים והוא יכול לגרום למחלה עם תסמינים קשרים ואחוז תמותה יחסית גבוה בעיקר אצל פרטים עם מערכת חיסונית חלשה. טווח הגדילה של החיידק הוא רחב יחסית והוא יכול להתפתח בטמפרטורות שנעות בין 5 ל-45 מעלות צלזיוס. יחד עם זאת, החיידק יפעיל גנים מעוררי מחלה רק כאשר הוא נמצא בתוך מאחסן שטמפרטורת הגוף שלו היא גבוהה יחסית. בטמפרטורות האלה מתרחש מנגנון ה- RNA Thermometersשמפעיל גנים רלוונטיים. **trans-mediated RNA regulation** הרנא שעושים רגולציה בטרנס בחיידקים משוייכים לקבוצה של רנא קטנים (small RNAs) והם נקשרים למולקולת רנא אחרות ומבקרים את הביטוי שלהן. בדרך כלל הם פועלים אחרי השעתוק לכן הם משפיעים בעיקר על היציבות של הרנא ועל התרגום שלו גם בבקרה חיובית וגם בשלילית. הרנא האלה מתחלקים לשתי קבוצות: **antisense RNAa ו-trans-encoded RNAs** שבתוכם יש קבוצה נוספת של ספוגים. **יצירה של small RNAs** יש רנא שמקודדים בין גנים (intergenic), כאלה שמקודדים מהגדיל הנגדי לגן מסויים (antisense) ואחרים שמקודדים ממרנא ארוכים יותר והם יכולים להיות בתחילת הרצפים, בסופם או ביניהם. **Antisense RNA regulation** באיור השמאלי אנחנו מסתכלים על גן באפור שמקודד על גיב הגדיל העליון ורנא אנטיסנס שמקודד על הגדיל התחתון. בגלל שהגדילים מנוגדים זה לזה, כאשר הם ייוצרו תהיה ביניהם התאמה מושלמת מה שגורם לעיכוב של תהליך התרגום וביטוי הגנים. מנגנון מורכב יותר של המבנה יכול לגרום לדגדציה של המרנא או להפסקת השעתוק. **trans-mediated RNA regulation** רנא שנוצרים במקום אחד ובמבקרים רנא אחרים שלא קרובים אליהם ברצפים. זיווג הבסיסים בין השניים הוא לא מושלם ולכ ן רנט קטן אחד יכול לבקר מספר רנא. קישור של רנא קטנים יכולים לגרום לעיכוב תרגום, הגברת תרגום ולעיתים גם לפירוק של הרנא או לייצוב שלו. רוב ה-small RNAs צריכים תיווך חלבוני כי להיקשר זה לזה בתוך תא החיידק. החלבון המוכר יותר ביותר שיודע לעשות את זה הוא ה-Hfq. החלבון הזה מורכב מ-6 תת יחידות והוא מסוגל לקשור אליו את שני סוגי הרנא המדוברים, לקרב ביניהם וליצור זיווג בסיסים. **sRNA sponges** כאשר שני sRNA נקשרים זה לזה שלא בכוונה ולכן כעת הם לא מסוגלים לבקר את רנא המטרות שלהם.