Chỉnh sửa ARN

Đừng nhầm lẫn với Xử lý RNA và Cắt nối RNA

Cùng từ một mRNA sơ khai tạo từ gen APOB, nhưng ở các mô khác nhau sẽ được chỉnh sửa lại thành các RNA khác nhau: RNA B48 ở ruột non và B100 ở gan.

Chỉnh sửa RNA (RNA editing) hay sửa đổi RNA là quá trình biến đổi phân tử RNA sơ khai thành một RNA trưởng thành chuyên hoá, có thay đổi so với bản gốc để phù hợp với những loại mô sống nhất định.^[1][2] Đây là thuật ngữ trong lĩnh vực sinh học phân tử dùng để chỉ sự lập trình lại RNA nguyên bản.^[3] Cũng có tác giả xếp quá trình này vào nhóm Post-transcriptional modification (biến đổi sau phiên mã), vì nó chỉ xảy ra khi RNA đã được tổng hợp (phiên mã) xong,^[4] tuy nhiên dễ nhầm với xử lý RNA và cắt nối RNA.

Nhờ quá trình chỉnh sửa này, mà từ một gen duy nhất, có thể tạo ra nhiều RNA khác nhau, từ đó dịch mã thành nhiều prôtêin biến thể khác nhau phù hợp với nhu cầu hoạt động khác nhau ở những mô chuyên hoá khác nhau.

Quá trình này được phát hiện đầu tiên nhờ R. Benne và cộng sự trong nghiên cứu mRNA ty thể của Trypanosoma. Sau đó, việc chỉnh sửa RNA đã được quan sát thấy trong quá trình thay đổi sau phiên mã ở cả tRNA và rRNA.^[5]

Khái niệm

• Chỉnh sửa RNA không phải là quá trình xử lý RNA để tạo ra RNA trưởng thành không intron. Đây là một quá trình diễn ra ở cấp độ phân tử, trong đó chuỗi nuclêôtit của RNA sơ khai có thể bị chèn, xóa hoặc thay thế một số bp nhất định, tuỳ theo nhu cầu của tế bào. Các quá trình cắt bỏ intron và nối exon, đội "mũ" CAP cho RNA, tạo đuôi pôlyA cho nó (polyadenylation) không được coi là chỉnh sửa RNA.
• Ví dụ: Cùng có khuôn mẫu là gen cấu trúc APOB (mã hoá apôlipô-prôtêin B), nhưng mRNA sơ khai được tạo ra nếu có hoạt động chức năng ở ruột non thì được chỉnh sửa thành bản khuôn để dịch mã ra apôlipô-prôtêin B48, so với "bản gốc" của nó hoạt động chức năng ở gan thì lại dịch mã thành apôlipô-prôtêin B100.^[6]

Chỉnh sửa RNA đã được phát hiện không chỉ ở mRNA mà còn ở nhiều loại khác  (tRNA, rRNA và miRNA) trong tế bào của cả sinh vật nhân thực, vi khuẩn cổ và virut. Chỉnh sửa mRNA dẫn đến thay đổi ít nhiều thành phần, trình tự hoặc số lượng amino acid của prôtêin được mã hóa sẵn trong bộ gen.^[7] Chỉnh sửa RNA cũng là một con đường mới cho liệu pháp gen áp dụng ở con người.^[3]

Nội dung

Cách chỉnh sửa

Mô tả phức hợp chỉnh sửa (editosome).

• Quá trình chỉnh sửa này đã được quan sát ở sự tạo thành những phân tử tRNA, rRNA hoặc miRNA và nhất là ở mRNA của sinh vật nhân thực và virut, vi khuẩn.^[8] Chỉnh sửa xảy ra ở cả trong nhân tế bào cũng như ở tế bào chất, kể cả ở ty thể và lục lạp. Ở động vật có xương sống, việc chỉnh sửa rất hiếm gặp và thường bao gồm một số lượng nhỏ các thay đổi đối với chuỗi các phân tử bị ảnh hưởng. Trong các nhóm sinh vật khác, chỉnh sửa gặp nhiều hơn.
• Quá trình chỉnh sửa cần có một phức hợp phân tử gọi là thể chỉnh sửa (editosome). Để chỉnh sửa một mRNA, thì thể chỉnh sửa này cần bám vào một miền có đoạn cần chỉnh sửa, gọi là vùng neo (anchoring region) của mA RN đó đã liên kết với một đoạn RNA trợ giúp (gRNA). Trong quá trình chỉnh sửa thường gặp các sửa đổi thay thế cytidine (C) thành uridine (U) và adenosine (A) thành inosine (I); hoặc chèn thêm nucleotide không có trong nguyên mẫu. Chỉnh sửa mRNA làm thay đổi trình tự amino acid của protein được mã hóa ban đầu của trình tự gen mẫu, từ đó tạo ra sự đa dạng phân tử.^[2]

Kiểu chỉnh sửa

Các kiểu chỉnh sửa thường gặp được tóm tắt ở bảng sau.^[2]

Chú thích: mt = mitochondrial DNA (DNA ty thể); cp = Chloroplast DNA (DNA lục lạp); n = nuclear DNA (DNA ở nhân).

Kiểu	Cơ thể (loại gen)	Loại RNA (ở loại gen)	Thành phần cis-acting	Yếu tố trans-acting	Cơ chế
Chèn hoặc xoá
Chèn hoặc xoá U	Kinetoplastids (mt)	mRNAs	Chuỗi neo (Anchoring sequence)	gRNAs, TUTase, RNA ligase, endonuclease, U exonuclease và một số yếu tố khác.	Cắt TUTase hay U exonuclease và nối
Chèn C hoặc U, UA, AA, CU, GU, GC	Physarum polycephalum (mt)	mRNAs, tRNAs, rRNA	?	?	Xảy ra ở phiên mã
Chèn G	Paramyxoviruses (v)	P mRNA	Chuỗi trơn (Slippery sequence)	Viral polymerase	Phiên mã giả
Chèn A	Ebola viruses (v)	GP mRNA	Chuỗi trơn (Slippery sequence)	Viral polymerase	Phiên mã giả
Thêm A vào đầu 3′	Vertebrates (mt)	mRNAs	Cấu trúc bên tRNA	Endonuclease, TATase	Cắt tách TATase
3′-terminal A additiond	Metazoan animals (mt)	tRNAs	?	Endonuclease, TATase?	Cắt tách TATase
Thay C bằng A, thay A bằng G, thay U bằng G, thay U bằng A	Acanthamoeba castellanii, chytridiomycete fungi (mt)	tRNAs	?	Endo- or exonuclease, nucleotidyltransferase?	Thay thế đầu 3′
Thay C bằng U	Cây trên cạn	mRNAs (mt, cp), tRNAs (mt), rRNAs (mt)	Chuỗi bên (Flanking sequence)	?	Khử C (tức xitozin)
	Thú (n)	mRNAs, apoB (Gln→stop), NF1 (Arg→stop)	Chuỗi neo và thành phần giàu AU	C deaminase (APOBEC-1) và một số khác	Khử C
	Physarum polycephalum (mt)	cox1 mRNA	?	?	?
	Marsupials (mt)	tRNA (Gly→Asp anticodon)	?	?	?
Thay U bằng C	Cây trên cạn (mt, cp)	mRNAs	Chuỗi bên (Flanking sequence)	?	Khử U
	Thú (n)	WT1 mRNA (Leu→Pro)	?	?	?
Thay A bẳng I	Thú (n)	mRNAs, GluR-B, -C, -D, -5, -6, 5-HT2CR	cấu trúc RNA hai mạch (doublestranded RNA)	RNA hai mạch A deaminases (ADAR1 và 2)	Khử A
	Human hepatitis delta	Antigenome (stop→Trp)	cấu trúc RNA hai mạch (dsRNA)	ADAR1	Khử A
	Drosophila melanogaster (n)	4f-rnp mRNA	?	?	?
Thay G bằng Ac	Chuột (n)	GPT mRNA (Cys→Tyr)	?	?	?
U thành A	Người (n)	α-Galactosidase mRNA (Phe→Tyr)	?	?

Xem thêm

• RNA editing website Lưu trữ 2013-08-19 tại Wayback Machine
• Salk Institute discovered an RNA editing tool
• DARNED (DAtabase of RNa EDiting in humans)
• A-to-I editing website
• C-to-U Editing Website

Nguồn trích dẫn

1. Marie Öhman & Brenda L. Bass. “RNA Editing”.
2. ^ Axel Brennicke, Anita Marchfelder & Stefan Binder. “RNA editing”.
3. ^ Yanping Yang & Christopher E. Walsh. “Spliceosome-Mediated RNA Trans-splicing”.
4. Marie Öhman & Brenda L. Bass. “RNA Editing”.
5. R Benne, J Van den Burg, J P Brakenhoff, P Sloof, J H Van Boom, M C Tromp. “Major transcript of the frameshifted coxII gene from trypanosome mitochondria contains four nucleotides that are not encoded in the DNA”.
6. “APOB gene”.
7. Brennicke A, Marchfelder A, Binder S (tháng 6 năm 1999). “RNA editing”. FEMS Microbiology Reviews. 23 (3): 297–316. doi:10.1111/j.1574-6976.1999.tb00401.x. PMID 10371035.
8. A. A. H. Su & L. Randau. “A-to-I and C-to-U editing within transfer RNAs”.