Mehanizmi dodajanja kape in metilacije koronavirusne RNA

Uvod

Zorenje mRNA zajema več različnih kemijskih modifikacij in med drugim tudi dodajanje kape na 5’-koncu verige. Ta proces ima pomembno vlogo pri:

• povečevanju stabilnosti verige mRNA, saj jo kapa ščiti pred napadi eksonukleaz
• izvozu verige iz jedra, saj se nanjo lažje vežejo proteini, ki omogočajo transport
• izrezovanju 5’-introna
• pospeševanju translacije, saj spodbuja vezavo iniciacijskega faktorja (eIF4E).

Če molekuli mRNA omenjena struktura manjka, se bo razgradila v citoplazmi.

Proces dodajanja kape

Struktura kape na 5’-koncu mRNA nastane kotranskripcijsko in preide več encimskih reakcij. Proces se začne, ko je sintetiziranih že približno 20 nukleotidov. Najprej encim RNA-5’-trifosfataza (TPaza) z iniciacijskega nukleotida odstrani γ-fosfat. Nato se naslednji encim RNA gvanililtransferaza (GTaza) kovalentno poveže z α-fosfatom molekule GTP. Sprosti se molekula pirofosfata (PPi) in nastane intermediatni kompleks Encim-GMP. Ta kompleks omogoči prenos molekule GMP na prej omenjeni iniciacijski nukleotid. Produkt spojitve je struktura kape na 5’-koncu mRNA. Zatem sledi metilacija gvaninskega dela kape na mestu N7, kar omogoči encim (gvanin-N7)-metiltransferaza (N7-MTaza).

Opisani proces velja za tvorbo kape-0, za katerega se predvideva, da poteka tudi pri koronavirusih. Rečemo mu tudi konvencionalni mehanizem dodajanja kape. Pri višjih evkariontih pa se proces navadno na tej stopnji še ne ustavi. Struktura kapa-0 preide še eno ali pa največ dve metilaciji. Če se metilira mesto 2’-O na riboznem delu prvega nukleotida (tj. naslednji nukleotid od iniciacijskega), potem taki strukturi pravimo kapa-1. Če pa se metilirata mesti 2'-O na riboznem delu prvega in drugega nukleotida, taki strukturi pravimo kapa-2. Proces metilacije omogoči encim 2'-O-metiltransferaza (2'-O-MTaza). Tako encim 2'-O-MTaza kot N7-MTaza katalizirata prenos metilne skupine z metilnega donorja S-adenozil-L-metionina (SAM). Stranski produkt teh dveh kataliziranih reakcij je S-adenozil-L-homocistein (SAH).

Kaj je vloga različnih kap? Kapa-0 prepreči, da bi 5'-konec verige mRNA sprožil imunski odziv gostiteljske celice in igra pomembno vlogo pri replikaciji virusnega genoma, saj izboljša translacijo virusnih mRNA. Kapa-1 omogoči, da imunski sistem ne more prepoznati molekule mRNA. Vloga kape-2 trenutno ni znana.