Kawasan tanpa terjemahan tiga prima

Dalam bidang genetik molekul, kawasan tanpa terjemahan tiga prima (3'-UTR) ialah bahagian RNA pengutus (mRNA) yang serta-merta mengikuti kodon penamat terjemahan. 3'-UTR selalunya mengandungi kawasan kawal selia yang mempengaruhi ekspresi gen selepas transkripsi.

Struktur mRNA, kira-kira mengikut skala untuk mRNA manusia, di mana panjang median 3'UTR ialah 700 nukleotida

Semasa pengekspresan gen, molekul mRNA ditranskripsikan daripada jujukan DNA dan kemudiannya diterjemahkan ke dalam bentuk protein. Terdapat beberapa kawasan molekul mRNA yang tidak diterjemahkan ke dalam bentuk protein termasuk tukup-5', kawasan tanpa terjemahan-5', kawasan tanpa terjemahan-3' dan ekor poli(A). Kawasan kawal selia dalam kawasan tanpa terjemahan-3' boleh mempengaruhi pempoliadenilan, kecekapan terjemahan, penyetempatan dan kestabilan mRNA.^[1]^[2] 3'-UTR mengandungi tapak pengikat untuk kedua-dua protein kawal selia dan mikroRNA (miRNA). Dengan mengikat tapak tertentu dalam 3'-UTR, miRNA boleh mengurangkan ekspresi gen untuk pelbagai mRNA dengan cara sama ada menghalang terjemahan atau secara langsung menyebabkan degradasi transkrip. 3'-UTR juga mempunyai kawasan penyenyap yang mengikat kepada protein penahan dan akan menghalang ekspresi mRNA.

Banyak 3'-UTR juga mengandungi unsur kaya AU (ARE). Protein akan terikat ke ARE untuk menjejaskan kestabilan atau kadar pereputan transkrip secara setempat atau menjejaskan permulaan terjemahan. Tambahan pula, 3'-UTR mengandungi urutan AAUAAA yang mengarahkan penambahan beberapa ratus residu adenina yang dipanggil ekor poli(A) ke hujung transkrip mRNA. Protein pengikat poli(A) (PABP) mengikat ekor ini, menyumbang kepada pengawalseliaan terhadap proses terjemahan mRNA, kestabilan serta pengeksportan. Contohnya, PABP yang terikat pada ekor poli(A) berinteraksi dengan protein yang berkaitan dengan hujung 5' pada transkrip tersebut, menyebabkan pengelilingan mRNA sehingga menggalakkan terjemahan.

3'-UTR juga boleh mengandungi jujukan yang menarik protein untuk mengaitkan mRNA dengan sitoskeleton, mengangkutnya ke dalam atau keluar daripada nukleus sel, atau melakukan beberapa penyetempatan lain. Tambahan kepada jujukan dalam 3'-UTR, ciri fizikal kawasan ini termasuklah panjang dan struktur sekundernya, menyumbang kepada regulasi terjemahan. Mekanisme peraturan gen yang pelbagai ini memastikan bahawa gen yang tepat dapat diungkapkan pada sel yang betul pada masa yang sesuai.

Ciri-ciri fizikal

RNA pengutus 3'-UTR mempunyai pelbagai fungsi pengawalseliaan yang dikawal oleh ciri fizikal kawasan ini. Salah satu daripada ciri sedemikian ialah panjang 3'-UTR dengan variasi besar dapat ditemui pada genom pelbagai jenis haiwan mamalia. Kawasan transkrip mRNA ini mungkin terdiri daripada 60 nukleotida hingga kira-kira 4000 nukleotida.^[3] Secara purata panjang untuk 3'-UTR pada genom manusia adalah kira-kira 800 nukleotida, manakala panjang purata 5'-UTR hanya kira-kira 200 nukleotida.^[4] Panjang 3'-UTR adalah penting kerana 3'-UTR yang lebih panjang dikaitkan dengan tahap ekspresi gen yang lebih rendah. Satu penjelasan yang mungkin untuk fenomena ini adalah kawasan yang lebih panjang mempunyai kebarangkalian yang lebih tinggi untuk memiliki lebih banyak tapak pengikat miRNA yang mempunyai keupayaan untuk menghalang terjemahan. Selain daripada panjang UTR, komposisi nukleotida antara 5'-UTR dan 3'-UTR juga berbeza dengan ketara. Purata peratusan G+C bagi 5'-UTR dalam vertebrata berdarah panas adalah kira-kira 60% berbanding hanya 45% untuk 3'-UTR. Hal ini penting kerana korelasi songsang telah diperhatikan antara G+C% daripada 5' dan 3'-UTR dan panjang sepadannya. UTR dengan kemiskinan GC cenderung lebih panjang daripada yang terletak pada kawasan genomik yang kaya dengan GC.^[4]

Jujukan dalam 3'-UTR juga mempunyai keupayaan untuk mendegradasi atau menstabilkan transkrip mRNA. Pengubahsuaian yang mengawal kestabilan transkrip membolehkan ekspresi gen dikawal dengan cepat tanpa mengubah kadar terjemahan. Satu kumpulan unsur dalam 3'-UTR yang boleh membantu mengganggu kestabilan transkrip mRNA ialah unsur kaya AU (ARE). Unsur-unsur ini bersaiz antara 50 hingga 150 pasangan bes dan umumnya mengandungi berbilang salinan pentanukleotida AUUUA. Kajian awal menunjukkan bahawa ARE boleh berbeza mengikut urutan dan jatuh ke dalam tiga kelas utama yang berbeza dalam bilangan dan susunan motif.^[1] Satu lagi set elemen yang terdapat pada kedua-dua 5'-UTR dan 3'-UTR ialah unsur tindak balas besi (IRE). IRE ialah struktur gegelung batang dalam kawasan tanpa terjemahan mRNA yang mengekod protein yang terlibat dalam metabolisme ferum sel. Transkrip mRNA yang mengandungi unsur ini sama ada didegradasi atau distabilkan bergantung pada pengikatan protein tertentu dan kepekatan besi intrasel.^[3]

Struktur gegelung batang bagi molekul RNA

3′-UTR juga mengandungi jujukan yang mengisyarat penambahan dilakukan, sama ada pada transkrip itu sendiri atau pada hasil terjemahan. Contohnya, terdapat dua isyarat pempoliadenilan berbeza yang terdapat dalam 3'-UTR yang menandakan penambahan ekor poli(A). Isyarat ini memulakan sintesis ekor poli(A) pada panjang yang ditetapkan kira-kira 250 pasangan bes.^[1] Isyarat utama yang digunakan ialah isyarat pempoliadenilan nukleus (PAS) dengan urutan AAUAAA yang terletak pada hujung 3'-UTR.^[3] Namun, semasa awal tahap perkembangan pempoliadenilan sitoplasma boleh berlaku sebaliknya dan mengawal pengaktifan terjemahan mRNA induk. Unsur yang mengawal proses ini dipanggil CPE yang kaya dengan AU dan juga terletak pada 3′-UTR. CPE umumnya mempunyai struktur UUUUUUAU dan biasanya berada dalam lingkungan 100 pasangan bes PAS nukleus.^[3] Satu lagi tambahan khusus yang diisyaratkan oleh 3'-UTR ialah penggabungan selenosistina pada kodon UGA mRNA yang mengekod selenoprotein. Biasanya kodon UGA mengekod untuk berhenti terjemahan, tetapi dalam kes ini, struktur gegelung batang terpelihara yang dipanggil jujukan sisipan selenosistina (SECIS) menyebabkan penyisipan selenosistina.^[4]

Rujukan

^ ^a ^b ^c Barrett, Lucy W.; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D. (27 April 2012). "Regulation of eukaryotic gene expression by the untranslated gene regions and other non-coding elements". Cellular and Molecular Life Sciences. 69 (21): 3613–3634. doi:10.1007/s00018-012-0990-9. PMC 3474909. PMID 22538991.
^ Pichon, Xavier; A. Wilson, Lindsay; Stoneley, Mark; Bastide, Amandine; A King, Helen; Somers, Joanna; E Willis, Anne (1 July 2012). "RNA Binding Protein/RNA Element Interactions and the Control of Translation". Current Protein & Peptide Science. 13 (4): 294–304. doi:10.2174/138920312801619475. PMC 3431537. PMID 22708490.
^ ^a ^b ^c ^d Hesketh, John (23 Sep 2005). "3′ UTRs and Regulation". 3′UTRs and Regulation. Encyclopedia of Life Sciences. doi:10.1038/npg.els.0005011. ISBN 978-0470016176.
^ ^a ^b ^c Mignone, Flavio; Graziano Pesole (15 Aug 2011). mRNA Untranslated Regions (UTRs). eLS. doi:10.1002/9780470015902.a0005009.pub2. ISBN 978-0470016176.

Bacaan lanjut

"Translational control by the 3′-UTR: the ends specify the means". Trends Biochem. Sci. 28 (2): 91–8. 2003. doi:10.1016/S0968-0004(03)00002-1. PMID 12575997.

Pautan luar

Pengenalan ringkas kepada unsur pengawalseliaan mRNA
Analisis 3′ UTR UTResource
UTRome.org 3′ UTR pada nematod
Tajuk Subjek Perubatan: Kawasan tanpa terjemahan 3'

[Barrett-1] Barrett, Lucy W.; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D. (27 April 2012). "Regulation of eukaryotic gene expression by the untranslated gene regions and other non-coding elements". Cellular and Molecular Life Sciences. 69 (21): 3613–3634. doi:10.1007/s00018-012-0990-9. PMC 3474909. PMID 22538991.

[Pichon-2] Pichon, Xavier; A. Wilson, Lindsay; Stoneley, Mark; Bastide, Amandine; A King, Helen; Somers, Joanna; E Willis, Anne (1 July 2012). "RNA Binding Protein/RNA Element Interactions and the Control of Translation". Current Protein & Peptide Science. 13 (4): 294–304. doi:10.2174/138920312801619475. PMC 3431537. PMID 22708490.

[Hesketh-3] Hesketh, John (23 Sep 2005). "3′ UTRs and Regulation". 3′UTRs and Regulation. Encyclopedia of Life Sciences. doi:10.1038/npg.els.0005011. ISBN 978-0470016176.

[Mignone-4] Mignone, Flavio; Graziano Pesole (15 Aug 2011). mRNA Untranslated Regions (UTRs). eLS. doi:10.1002/9780470015902.a0005009.pub2. ISBN 978-0470016176.

[1]

[2]

[3]

[4]