المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
الجزر Carrot (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-24
المناخ في مناطق أخرى
2024-11-24
أثر التبدل المناخي على الزراعة Climatic Effects on Agriculture
2024-11-24
نماذج التبدل المناخي Climatic Change Models
2024-11-24
التربة المناسبة لزراعة الجزر
2024-11-24
نظرية زحزحة القارات وحركة الصفائح Plate Tectonic and Drifting Continents
2024-11-24

وسائل الاتصال الكتابية
28-6-2016
كينـز والاصلاح النقدي ونظرياته الاقتصادية الاخرى
15-9-2020
مِكرومتر العينية eye-piece micrometer
1-3-2019
المنحدر القاري والخوانق المحيطة
4-1-2016
Conformations of Ethane
12-4-2016
Electromagnetic momentum
9-1-2017

The Unfolded Protein Response Is Related to tRNA Splicing  
  
1388   11:51 صباحاً   date: 17-5-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :

The Unfolded Protein Response Is Related to tRNA Splicing


KEY CONCEPTS
- Ire1 is an inner nuclear membrane protein with its Nterminal domain in the ER lumen and its C-terminal domain in the nucleus; the C-terminal domain exhibits both kinase and endonuclease activities.
- Binding of an unfolded protein to the N-terminal domain activates the C-terminal endonuclease by autophosphorylation.
- The activated endonuclease cleaves HAC1 (Xbp1 in vertebrates) mRNA to release an intron and generate exons that are ligated by a tRNA ligase.
- Only spliced HAC1 mRNA can be translated to a transcription factor that activates genes encoding chaperones that help to fold unfolded proteins.
- Activated Ire1 induces apoptosis when the cell is overstressed by unfolded proteins.

An unusual splicing system that is related to tRNA splicing is the unfolded protein response (UPR) pathway conserved in eukaryotes. As summarized in FIGURE 1, the accumulation of unfolded proteins in the lumen of the endoplasmic reticulum (ER) triggers the UPR pathway. This leads to increased transcription of genes encoding chaperones that assist protein folding in the ER. A signal must therefore be transmitted from the lumen of the ER to the nucleus.


FIGURE 1.The unfolded protein response occurs by activating special splicing of HAC1 mRNA to produce a transcription factor that recognizes the UPRE.
The sensor that activates the pathway is the inositol-requiring protein Ire1, which is localized in the ER and/or inner nuclear membrane. The N-terminal domain of Ire1 lies in the lumen of the ER where it detects the presence of unfolded proteins, presumably by binding to exposed motifs. The C-terminal half of Ire1 is located in either the cytoplasm or nucleus (because of the continuous membrane of the ER and the nucleus) and exhibits both Ser/Thr kinase activity and a specific endonuclease activity. Binding of unfolded proteins causes aggregation of Ire1 monomers on the ER membrane, leading to the activation of the C-terminal domain on the other side of the membrane by autophosphorylation.
The activated C-terminal endonuclease has, at present, only one (though important) substrate, which is the mRNA encoding the UPR-specific transcription factor Hac1 in yeast (Xbp1 in vertebrates). Under normal conditions, when the UPR pathway is not activated, HAC1 mRNA contains a 252-nucleotide intron (Xbp1 contains a 26-nucleotide intron). The intron in HAC1 prevents the mRNA from being translated into a functional protein in yeast, whereas in mammalian cells the intron in Xbp1 allows translation, but the protein is rapidly degraded by the proteosome. Unusual splicing components are involved in processing this intron. The activated Ire1 endonuclease acts directly on HAC1 mRNA (Xbp1 mRNA in vertebrates) to cleave the two splicing junctions, leaving 2′,3′-cyclic phosphate at the 3′ end of the 5′ exon and 5′–OH at the 5′ end of the 3′ exon. The two junctions are then ligated by the tRNA ligase that acts in the tRNA-splicing pathway. Thus, the entire pathway for processing HAC1 (Xbp1) pre-mRNA resembles the pre-tRNA pathway.
Important differences exist between the two pathways, however. Ire1 and tRNA endonuclease share no sequence homology or subunit composition. The endonuclease activity of IreI is highly regulated in the ER and has only one substrate (HAC1 pre-mRNA). In contrast, tRNA endonuclease has many substrates, all with common tRNA folding, with little preference for sequences surrounding the splice sites.
By using such a tRNA-like pathway to remove the intron in the HAC1 (Xbp1) mRNA, the mature mRNA can be translated to produce a potent basic-leucine zipper (bZIP) transcription factor to bind to a common motif (UPRE) in the promoter of many downstream genes. The gene products protect the cell by increasing the expression of proteins to assist protein folding.
If the UPR system is overwhelmed by unfolded proteins, the activated kinase domain of Ire1 binds to the TRAF2 adaptor molecule in the cytoplasm to activate the apoptosis pathway and kill the cell. Thus, the cell uses an unusual tRNA-processing strategy to respond to unfolded proteins. However, there is no apparent relationship between the Ire1 endonuclease and the tRNA-splicing endonuclease, so it is not obvious how this specialized system would have evolved.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.