Vùng không được dịch mã

Trong di truyền học phân tử, vùng không được dịch mã của mARN là hai chuỗi ribônuclêôtit ở hai phía liền kề vùng mã hoá của nó: một chuỗi ở phía đầu 5', còn chuỗi kia ở đầu 3' (hình 1).

Hình 1: Phân bố các vùng chính của ARN trưởng thành nói chung.[1]CAP (màu tím): chóp ARN. UTR (cam): chuỗi không dịch mã. CDS (đỏ): vùng mã hoá. PôlyA (xanh) là đuôi ARN.

Thuật ngữ này được dịch từ nguyên gốc tiếng Anh: Untranslated Regions, viết tắt là UTR.[2], [3] UTR cũng còn được gọi là "đoạn không mã hoá" hoặc "vùng không dịch" của ARN.[4]

Nếu UTR định vị ở phía 5' của ARN, thì được gọi là 5' UTR (hoặc trình tự dẫn đầu - leader sequence); còn nếu UTR định vị ở phía 3' của ARN, thì được gọi là 3' UTR (hoặc trình tự đi sau - trailer sequence).

Tổng quanSửa đổi

  • Phân tử ARN thông tin (mARN) mang mã phiên được tổng hợp từ mạch gen khuôn, sẽ được phức hợp phiên mã (ribôxôm, tARN, enzym thích hợp và nhiều yếu tố khác) chuyển đổi thành bản dịch là chuỗi pôlypeptit. Tuy nhiên, không phải toàn bộ chuỗi nuclêôtit trên phân tử mARN này đều là mã phiên, vì còn phải có vùng để phức hợp phiên mã bám vào thực hiện chức năng khởi đầu và kết thúc dịch mã là không thể có mã, chưa kể "đầu" (CAP) và "đuôi" (pôlyA) làm nhiệm vụ bảo vệ phân tử được gắn vào trong quá trình xử lý. Những vùng này thực chất là chuỗi nuclêôtit ở hai đầu mARN (màu vàng cam ở hình 1) không thể và cũng không cần dịch mã.
  • Nghịch nghĩa của khái niệm “vùng không được dịch mã” là “vùng được dịch mã” nghĩa là vùng mã hoá có chứa bộ ba mã di truyền.
  • Các vùng không được dịch mã của mARN đã được nghiên cứu từ cuối những năm 1970, sau khi phân tử mARN đầu tiên được giải trình tự đầy đủ. Vào năm 1978, đầu 5' UTR của mARN gamma-glôbin của người đã được khám phá trình tự chi tiết, đầy đủ. Đến năm 1980, một nghiên cứu đã được hoàn thiện trên 3 'UTR của gen alpha-glôbin của người.[5]

Đặc điểm chínhSửa đổi

  • UTR (vùng không được dịch mã) không mang mã di truyền, nghĩa là chuỗi ribônuclêôtit của nó không chứa bộ ba mã di truyền.
  • Trong quá trình dịch mã (tổng hợp chuỗi pôlypeptit), thì UTR không được ribôxôm chuyển trình tự các ribônuclêôtit ở đây thành trình tự axit amin, mặc dù có trượt qua (do đó mới gọi là vùng không được dịch).
  • 5' UTR nằm liền kề trước bộ ba mở đầu (AUG); còn 3' UTR nằm liền kề sau bộ ba kết thúc là UAA (ochre), hoặc UAG (amber) hay UGA (opal).
  • Tuy không có mã di truyền, nên không được dịch mã, nhưng UTR có vai trò quan trọng trong dịch mã và sau dịch mã.[6]

Cấu tạoSửa đổi

 
Hình 2: Sơ đồ cấu trúc vùng UTR nhân thực. (Xem chú thích cụ thể ở phần "thêm chi tiết").[7]
  • Các khu vực UTR này chứa các yếu tố điều chỉnh phiên mã và dịch mã từ gen cấu trúc, gồm cả hộp TATA.[8], [9]
  • 5' UTR nằm ở khoảng giữa nắp (mũ 7‐methyl‐guanosine) của mARN với bộ ba mở đầu. Mối liên kết giữa G đã mêtyl hóa và cầu triphosphate 5' rất cần thiết để bắt đầu tổng hợp prôêin hiệu quả. Kích thước 5' UTR thường dao động trong khoảng 32 đến 100 rn.
  • Còn 3 'UTR là các đoạn mARN ngay sau bộ ba kết thúc, đóng vai trò ổn định của mARN, thường giàu AU.[10]
  • UTR có cả ở sinh vật nhân sơsinh vật nhân thực, tuy nhiên kích thước (đo bằng b, tức số nuclêôtit) khác nhau rất nhiều. Ở sinh vật nhân sơ, chuỗi dẫn đầu 5' UTR thường dài từ 3 đến 10 b. Còn sinh vật nhân thực với 5 'UTR có thể dài hàng trăm đến hàng nghìn b. Điều này phù hợp với sự phức tạp cao hơn của bộ gen của sinh vật nhân thực so với sinh vật nhân sơ. Chuỗi đi sau 3 'UTR cũng có chiều dài khác nhau. Đuôi poly-A rất cần thiết để giữ cho mARN không bị thoái hoá. Người ta đã thấy rằng độ dài của 5 'UTR được bảo tồn nhiều hơn trong quá trình tiến hóa so với độ dài của 3' UTR.[2], [11]
  • Thành phần chính và cấu tạo UTR biểu diễn ở hình 2.
  • Kích thước của UTR ở một số loài như bảng sau.[11]
5' UTR 3' UTR
Số lượng Dài trung bình Tối đa Tối thiểu Số lượng Dài trung bình Tối đa Tối thiể
Người 1,203 210.2 2,803 18 1,247 1,027.7 8,555 21
THú bậc cao 142 141.3 936 20 148 441.1 3,324 37
Gậm nhấm 638 186.3 1,786 16 457 607.3 3,354 19
Chim 59 126.4 620 17 56 651.9 3,990 21
Bò sát, lưỡng cư 105 164.0 1,154 15 111 446.5 2,858 31
Không xương sống 5,464 221.9 4,498 14 3,736 444.5 9,142 15
Họ loa kèn 144 129.8 715 17 127 273.3 1,605 22
Viridiplantae (tảo lục, cây cạn) 1,471 103.0 1,355 12 1,699 207.7 1,911 13
Nấm 388 134.0 1,088 16 326 237.1 1,142 25

Vai tròSửa đổi

  • Các UTR được biết là đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa sau phiên mã và các giai đoạn sau của biểu hiện gen, bao gồm điều chuyển mARN ra khỏi nhân.
  • và hiệu quả dịch mã [3], nội địa hóa [4] và ổn định [5]. Bài viết này tập trung chủ yếu vào ba chức năng này.
  • Các UTR cũng có thể đóng các vai trò khác, chẳng hạn như sự kết hợp cụ thể của axit amin selenocysteine đã sửa đổi tại các codon UGA của mARN mã hóa selenoprotein trong một quá trình được trung gian bởi cấu trúc vòng lặp được bảo tồn trong 3 ' UTR.
  • Tầm quan trọng của UTR trong việc điều chỉnh biểu hiện gen đã được phát hiện, khi thấy đột biến làm thay đổi UTR có thể dẫn đến bệnh lý nghiêm trọng.
  • Tương tác giữa các yếu tố đoạn nằm trong UTR với ARN không mã hóa cũng đã được chứng minh là đóng vai trò điều tiết quan trọng trong hoạt động biểu hiện gen.
  • Ngoài ra, đã phát hiện rằng các yếu tố lặp lại như CUG rất quan trọng đối với việc điều chỉnh hoạt động của mARN. Chẳng hạn prôtêin liên kết CUG có thể liên kết với yếu tố lặp lại CUG trong 5 'UTR của loại mARN mã hóa yếu tố phiên mã C / EBPβ, làm ảnh hưởng đến hiệu quả dịch mã của chúng. Nhiều prôtêin khác có liên kết với mARN liên quan đến sự hậu phiên mã trong xử lý ARN tham gia vào một loạt các hoạt động như: ghép nối, xử lý kết thúc 3' ở nhân, nơi mà chúng đóng vai trò là thành phần của ribonucleoprotein hạt nhân không đồng nhất (hnRNPs).[11]

Xem thêmSửa đổi

Nguồn trích dẫnSửa đổi