RNA messaggero: differenze tra le versioni

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[[File:MRNA-interaction.pngsvg|thumb|upright=1.6|Il "ciclo vitale" di un '''mRNA''' in una cellula eucariote. L'RNA è trascritto nel nucleo cellulare; dopo essere stato completamente modificato viene trasportato nel [[citoplasma]] e [[sintesi proteica|tradotto]] da un [[ribosoma]]. Alla fine della sua vita l'mRNA viene degradato.]]

L''''RNA messaggero''' o '''ARN messaggero''' (noto con l'abbreviazione di '''mRNA''' o '''ARNm''' o con il termine più generico di '''trascritto''') è un tipo di [[RNA]] che codifica e porta informazioni durante la [[trascrizione (biologia)|trascrizione]] dal [[DNA]] ai siti della [[sintesi proteica]], per essere sottoposto alla traduzione.<ref>{{en}}Cita web | url= [http://goldbook.iupac.org/M03857.html | titolo=IUPAC Gold Book, "messenger RNA (mRNA)"] | lingua= EN | accesso= 26 agosto 2022 | urlarchivio= https://web.archive.org/web/20220502070731/https://goldbook.iupac.org/terms/view/M03857 | dataarchivio= 2 maggio 2022 |urlmorto=no }}</ref>

L''''RNA messaggero''' (noto con l'abbreviazione di '''mRNA''' o con il termine più generico di '''trascritto''') è un tipo di [[RNA]] che codifica e porta informazioni durante la [[trascrizione (biologia)|trascrizione]] dal [[DNA]] ai siti della [[sintesi proteica]], per essere sottoposto alla traduzione.<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/M03857.html IUPAC Gold Book, "messenger RNA (mRNA)"]</ref>

== Ciclo vitale dell'mRNA ==

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Un'altra differenza tra procarioti ed eucarioti è il trasporto dell'mRNA. Poiché negli eucarioti trascrizione e sintesi proteica avvengono in compartimenti separati, l'mRNA eucariotico deve essere trasportato dal [[nucleo cellulare]] al [[citoplasma]]. Gli mRNA maturi vengono riconosciuti mediante le loro modificazioni e poi esportati tramite il [[poro nucleare]], trasporto mediato da proteine tra cui [[NXF1]].

=== Traduzione (sintesi proteica) ===

{{vedi anche|Sintesi proteica}}

Poiché l'mRNA procariotico non necessita di essere trasportato, la sintesi proteica (che avviene nel citoplasma, operata dai [[ribosoma|ribosomi]]) può iniziare immediatamente dopo l'inizio della trascrizione. Quindi si può dire che la traduzione procariotica è ''accoppiata'' alla trascrizione ed avviene ''co-trascrizionalmente''.

L'mRNA eucariotico che è stato modificato e trasportato al citoplasma (detto a questo punto ''RNA maturo''), può poi essere tradotto dal [[ribosomacodice genetico]]. La traduzione può avvenire in ribosomi liberi nel citoplasma oppure nel [[reticolo endoplasmatico]] mediante una ''signal recognition particle'' (dall'inglese ''regione di riconoscimento del segnale''). Quindi, diversamente dai procarioti, la traduzione negli eucarioti ''non è'' direttamente accoppiata alla trascrizione.

=== Degradazione ===

Dopo un certo lasso di tempo il messaggio si degrada nei suoi componenti nucleotidici, di solito con l'assistenza dell'mRNasi. Grazie al controllo che subisce, l'mRNA eucariotico è generalmente più stabile di quello procariotico. Per essere degradato, l'mRNA eucariotico, necessita di fattori che lo destabilizzino: tra questi fattori destabilizzanti troviamo gli elementi ARE (elementi ricchi di AuAU) e gli elementi IREs (Internal Ribosome Entry site). Questi elementi si attivano quando si dissociano dalle proteine alle quali sono legati, attivando anche endonucleasi che catalizzano la degradazione dell'mRNA.

Negli eucarioti, la degradazione degli mRNA può avvenire in modo aspecifico o specifico. La degradazione aspecifica degli mRNA viene mediata dall’esosoma, un complesso multiproteico formato da un anello di sei proteine (ciascuna dotata di attività ribonucleasica), tre proteine leganti l’RNA posizionate in cima all’anello e altre ribonucleasi, L’RNA si associa inizialmente alle proteine leganti l’RNA all’apice dell’esosoma e entra nel canale centrale dell’anello di ribonucleasi, all’interno del quale viene degradato. Gli esosomi si trovano sia nel nucleo sia nel citoplasma della cellula. In particolare, gli esosomi nucleari sono quelli responsabili della degradazione degli RNA che presentano errori di trascrizione. Questi errori vengono rilevati dai meccanismi di monitoraggio dell’mRNA, che identificano gli mRNA privi del codone di terminazione oppure quelli che presentano un codone di terminazione in posizione anomala, come potrebbe avvenire in seguito a un errore di splicing. Il monitoraggio dei trascritti viene eseguito da un complesso di proteine che scansiona gli mRNA e convoglia tutti i trascritti aberranti verso l’esosoma. I processi di degradazione dell’mRNA possono avvenire anche in modo mirato: per esempio, il complesso di silenziamento indotto da RNA (RISC) regola la degradazione specifica degli mRNA. Si tratta di un complesso RNA-proteine, identificato solo negli eucarioti, che taglia, inattivandoli, specifici mRNA. Un mRNA si lega tramite appaiamento delle basi alla componente a RNA del complesso RISC, che è costituita da una molecola lunga 20-25 nucleotidi chiamata microRNA (miRNA). Successivamente l’mRNA viene tagliato da una endoribonucleasi chiamata proteina argonauta.

== Struttura dell'mRNA ==

[[File:Mature mRNA - it.png|thumb|upright=2.3|La struttura di un mRNA eucariotico maturo. Un mRNA completamente modificato include un cappuccio 5', un 5' UTR, una regione codificante, un 3' UTR ed una coda poli-A.]]

=== Rivestimento in 5' ===

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L'aggiunta del cappuccio è contemporanea alla trascrizione. Appena dopo l'inizio della trascrizione, il 5' terminale sintetizzato è legato tramite un complesso per la sintesi del cappuccio associato con l'[[RNA polimerasi]]. Questo complesso [[enzima]]tico catalizza le reazioni chimiche necessarie. La sintesi procede come una reazione biochimica multi-step:

# Vieneviene tagliato il trifosfato del 5' terminale dell'RNA appena sintetizzato. L'enzima [[fosfoidrolasi]] taglia i legami γ fosfodiesteri lasciando i fosfati in posizione α e β.;

# Ll'enzima [[guanililtrasferasi]] trasferisce una [[guanina]] ed il suo α fosfato sul β fosfato del 5' terminale dell'RNA, producendo un legame 5'-5'-trifosfato.;

# Lala posizione dell'azoto-7 (N-7) viene metilata (guaninmetilazione) dall'enzima [[mRNA (guanina-N7-)-metiltransferasi]].;

# Lala [[mRNA (nucleoside-2'-O-)-metiltransferasi]] metila la posizione 2' dello zucchero ribosio. Questo gruppo metile contribuisce alla stabilità dell'RNA, grazie alla protezione da un taglio reso possibile da un [[attacco nucleofilo]] del vicino [[idrogeno]].

Dopo che il 5' terminale è stato "incappucciato", viene rilasciato dal complesso di sintesi ed è poi legato da un complesso legante associato alla RNA polimerasi.

=== Regioni codificanti ===

Le regioni codificanti sono composte da [[codone|codoni]] che vengono decodificati e tradotti in proteine dai ribosomi. Le regioni codificanti cominciano con un codone di inizio e terminano con tre possibili codoni di stop. In aggiunta alla sintesi proteica, porzioni di regioni codificanti possono agire da sequenze regolatrici come ''amplificatori dello splicing esonico'' o ''inibitori dello splicing esonico''.

=== Regioni non codificanti ===

{{vedi anche|Untranslated region}}

Le regioni non codificanti sono sezioni dell'RNA posizionate prima del codone d'inizio e dopo il codone di stop, che non vengono tradotte e vengono chiamate rispettivamente ''5' UTR'' e ''3' UTR'' (dove UTR sta per ''untranslated region''). Sono stati attribuiti diversi ruoli alle regioni non codificanti nell'espressione genica, inclusa la stabilizzazione dell'mRNA, la localizzazione dell'mRNA e l'efficienza traduzionale.

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Alcuni degli elementi contenuti nelle regioni non codificanti formano una [[struttura secondaria]] caratteristica quando vengono trascritti in RNA. Questi elementi strutturali dell'mRNA sono coinvolti nella regolazione dell'mRNA. Alcuni, come gli elementi SECIS, sono bersagli per le proteine da legare. Una classe di elementi dell'mRNA, i "[[riboswitch]]es", legano direttamente piccole molecole, cambiando il proprio ripiegamento per modificare i livelli di trascrizione o traduzione. In questi casi l'mRNA si regola da sé.

=== mRNA monocistronico e mRNA policistronico===

{{Anchor|mRNA monocistronico|mRNA policistronico}}

L'mRNA si dice '''monocistronico''' quando porta l'informazione per un solo gene, ed è una caratteristica tipica degli [[eucarioti]] mentre nei [[procarioti]] l'mRNA è molto spesso '''policistronico''' e cioè che porta l'informazione per più geni (il trascritto di mRNA corrispondente è in grado di tradurre per più catene polipeptidiche diverse, in sequenza).

L'mRNA si dice '''monocistronico''' quando porta l'informazione per un solo gene mentre si dice '''policistronico''' se porta l'informazione per più geni (il trascritto di mRNA corrispondente è in grado di tradurre per più catene polipeptidiche diverse, in sequenza). Nei [[procarioti]] l'mRNA è molto spesso policistronico mentre i trascritti monocistronici sono caratteristici degli eucarioti, sebbene alcuni di essi (come il [[Trypanosoma brucei]]) producano mRNA policistronici, maturati con il processo di [[trans-splicing]]<ref>https://ec.asm.org/content/2/5/830.figures-only</ref>.

Un cistrone è quindi una sequenza di basi nucleotidiche compresa tra una tripletta di inizio AUG e una di stop. Il termine deriva dal fatto che due mutazioni puntiformi diverse possono complementare (ossia dare un fenotipo normale) solo se sono ''in cis'', ossia nello stesso filamento (per cui l'altro cistrone è selvatico), e non se sono ''in trans'', in quanto entrambi i polipeptidi risultano anormali.

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La tipica organizzazione policistronica dell'mRNA dei procarioti è dovuta alla caratteristica organizzazione dei geni in [[operone|operoni]], ovvero una serie di geni disposti uno accanto all'altro lungo il cromosoma che codificano enzimi con funzione correlata tra loro (solitamente coinvolti nella stessa ''pathway'') controllati da un unico induttore e che sono trascritti su un'unica molecola di mRNA.

Questo risponde anche a necessità funzionali ed evolutive: semplificando, un procariote avrà spesso bisogno di un adattamento immediato all'ambiente circostante, dal momento che non lo controlla (come possono fare invece gli organismi pluricellulari e complessi), e deve attivare quindi una risposta sotto forma di una particolare via metabolica, che include più passaggi, quindi diverse proteine ed enzimi. Un mRNA policistronico consente loro, nello stesso passaggio, di sintetizzare buona parte di quelle catene polipeptidiche. Infatti un mRNA policistronico codifica solitamente proteine della stessa via metabolica.

Un mRNA policistronico consente loro, nello stesso passaggio, di sintetizzare buona parte di quelle catene polipeptidiche. Infatti un mRNA policistronico codifica solitamente proteine della stessa via metabolica.

=== Coda poliadenilata ===

{{vedi anche|Poliadenilazione}}

La coda di poli(A) consiste in una lunga sequenza di [[nucleotide|nucleotidi]] [[adenina]] (spesso anche alcune centinaia), aggiunta al 3' del pre-mRNA dall'enzima [[poliadenilato polimerasi]]. La coda di poli(A) è aggiunta ai trascritti contenenti una specifica sequenza segnale, composta da AAUAAA. L'importanza del segnale AAUAAA è stata dimostrata dalla mutazione individuata sul gene della α2-[[globina]] (una subunità dell'emoglobina), che vede l'originale sequenza AATAAA mutata in AATAAG. Gli individui che presentano questa mutazione hanno deficienza di emoglobina<ref>Higgs DR, Goodbourn SE, Lamb J, Clegg JB, Weatherall DJ, Proudfoot NJ. (1983). [httphttps://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v306/n5941/abs/306398a0.html "α-thalassaemia caused by a polyadenylation signal mutation".] Nature 306 (5941): 398–400. PMID 6646217 DOI:10.1038/306398a0.</ref>.

== mRNARNA Anti-senso ==

{{vedi anche|RNA antisenso}}

Durante la trascrizione, il DNA a doppio filamento produce mRNARNA a partire dal cosiddetto ''filamento sensoantisenso''; l'altro filamento, complementare, è detto ''antisensosenso''. Con il termine mRNA[[RNA antisenso]], si intende un RNA complementare in sequenza con uno o più mRNA. In alcuni [[organismi]], la presenza di un mRNARNA anti-senso può inibire l'espressione genetica attraverso l'appaiamento con gli specifici mRNARNA. Nella ricerca [[biochimica]], questo effetto è stato usato per studiare il funzionamento dei [[geni]], semplicemente inibendo il [[cromosoma]] studiato aggiungendo il suo mRNARNA anti-senso. Tali studi sono stati compiuti sul [[nematode]] ''[[Caenorhabditis elegans]]'' ed il [[batterio]] ''[[Escherichia coli]]''.

== Note ==

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== Bibliografia ==

* {{cita libro|David L.|Nelson|I Principi di Biochimica di Lehninger|febbraio 2002|[[Nicola Zanichelli Editore|Zanichelli]]|Bologna|coautori=Michael M. Cox|ed=3|isbn=88-08-09035-3}}

* Brown, Rossi ''Polimeri, biochimica e biotecnologie blu.2021''

== Voci correlate ==

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== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{en}} [http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/molecularbiology/lifecyclemrna_fla.html ''Vita dell'mRNA'' (Presentazione Flash)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070927183805/http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/molecularbiology/lifecyclemrna_fla.html |date=27 settembre 2007 }}.

{{Acidi nucleici}}

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[[Categoria:RNA]]

{{Link VdQ|ru}}