Virologie Evelien Floor
HC17-18 processing van virale pre-mRNAs
Virussen coderen voor mRNA dat getransleerd worden door gastheer enzymen. Het virus moet dus
voldoen aan de voorwaarden van de gastheer enzymen (ribosomen). Vier stappen in de processing
van virale pre-mRNAs:
1. Additie van sequenties
o Cap
o PolyA staart
o Editing: enkele nucleotide veranderingen in het mRNA
2. Verwijderen van sequenties
o Virussen verwijderen introns tijdens de splicing
3. Substitutie van sequenties
o Editing
4. Relocatie
o Verplaatsen van mRNA van de kern naar het cytoplasma
Additie van sequenties
Cap structuur
RNA wordt gesynthetiseerd van 5’ naar 3’. Aan de 5’ kant bevindt zich een base gekoppeld aan drie
fosfaten, het RNA wordt verlengd aan de 3’ kant. Aan de 5’ kant wordt een cap gezet welke 5’-5’
gekoppeld is. mRNA wordt onderscheiden van andere soorten RNA doordat het een positief geladen
stikstof bevat en dus de enige positief geladen base vormt. Er zijn drie soorten caps:
• Cap 0: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine
• Cap 1: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine, 1 base gemethyleerd
• Cap 2: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine, 2 basen gemethyleerd
1
, Virologie Evelien Floor
De meeste mRNAs van eukaryoten hebben cap 1. Elk virus heeft een van de bovenstaande soorten
caps, cap 2 komt het meest voor. De cap is nodig voor alle post-transcriptionele processen, dus niet
enkel voor translatie. Ongecapt mRNA is erg onstabiel omdat RNAses het sneller herkennen en
afbreken.
Additie van de cap
Aan de 5’ kant van het RNA bevindt zich een nucleotide
met drie fosfaten (pppNp). Er wordt hier een fosfaat
van afgehaald door een fosfatase. Vervolgens koppelt
guanylyl transferase de guanine van GTP aan deze
pppNp. Guanine-7-methyl transferase methyleerd
vervolgens de guanine met behulp van de algemene
methyl donor: S-adenosyl-methionine (SAM). Dezelfde
methyl donor wordt gebruikt door 2’-O-methyl-
transferase voor het methyleren van de basen voor
cap 1 en cap 2. Er zijn in totaal dus 4 enzymen nodig
om cap 1 of 2 te vormen.
Bovenstaand is het capping mechanisme in cellen
beschreven. In virussen is het mechanisme bijna
hetzelfde. Eerst wordt met behulp van een fosfatase
een fosfaat van de 5’ kant nucleotide gehaald. Echter
is de GTP die gebruikt wordt al gemethyleerd ook door
guanine-7-methyl transferase. Er wordt dus direct een
gemethyleerd guanine gekoppeld aan ppNp met
behulp van m7 guanylyl transferase.
De capping enzymen zijn voor een deel aanwezig op de
carboxy terminale domein (CTD) van RNA polymerase II. Na
fosforylatie van het CTD kunnen eiwitten zoals de capping
enzymen hieraan binden. Dit verklaart ook waarom een pre-
mRNA al gecapt wordt terwijl deze nog erg kort is. Na 15 tot
20 nucleotiden wordt het pre-mRNA al voorzien van een cap
structuur. Additie van de cap structuur gebeurt dus co-
transcriptioneel via gastheerenzymen of virale enzymen
(VSV L-eiwit: polymerase en capping activiteit).
Additie van de polyA staart
Klieving van het pre-mRNA gevolgd door polyadenylering vindt post-transcriptioneel plaats. Aan de 3’
kant van het mRNA wordt een polyA staart gezet. De polyA staart speelt een rol bij translatie. Het
verhindert degradatie van het mRNA en heeft dezelfde functies als de cap.
Ook in virussen moet er dus een polyA staart aanwezig zijn tenzij hier iets
anders voor in de plaats is gekomen.
Op het moment dat de consensussequentie: AAUAAA-20 nt-CA-10 nt-U of
G/U rijk in het pre-mRNA ontstaat, worden er klievingsenzymen actief die
gekoppeld zijn aan RNA polymerase. Deze enzymen binden aan de
consensussequentie en klieven het pre-mRNA waardoor er een 3’
uiteinde ontstaat. Het overgebleven pre-mRNA bevat geen cap of polyA
staart en wordt daarom meteen afgebroken. Vervolgens wordt het 3’
uiteinde gepolyadenyleerd door polyA polymerase (PAP). PolyA binding
protein (PABP) bindt ondertussen aan 50 A’s voor stabilisatie. Tot slot
verlengt een tweede PAP de polyA staart tot ongeveer 200 A’s.
2
HC17-18 processing van virale pre-mRNAs
Virussen coderen voor mRNA dat getransleerd worden door gastheer enzymen. Het virus moet dus
voldoen aan de voorwaarden van de gastheer enzymen (ribosomen). Vier stappen in de processing
van virale pre-mRNAs:
1. Additie van sequenties
o Cap
o PolyA staart
o Editing: enkele nucleotide veranderingen in het mRNA
2. Verwijderen van sequenties
o Virussen verwijderen introns tijdens de splicing
3. Substitutie van sequenties
o Editing
4. Relocatie
o Verplaatsen van mRNA van de kern naar het cytoplasma
Additie van sequenties
Cap structuur
RNA wordt gesynthetiseerd van 5’ naar 3’. Aan de 5’ kant bevindt zich een base gekoppeld aan drie
fosfaten, het RNA wordt verlengd aan de 3’ kant. Aan de 5’ kant wordt een cap gezet welke 5’-5’
gekoppeld is. mRNA wordt onderscheiden van andere soorten RNA doordat het een positief geladen
stikstof bevat en dus de enige positief geladen base vormt. Er zijn drie soorten caps:
• Cap 0: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine
• Cap 1: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine, 1 base gemethyleerd
• Cap 2: gemethyleerd stikstof op de zevende positie van guanine, 2 basen gemethyleerd
1
, Virologie Evelien Floor
De meeste mRNAs van eukaryoten hebben cap 1. Elk virus heeft een van de bovenstaande soorten
caps, cap 2 komt het meest voor. De cap is nodig voor alle post-transcriptionele processen, dus niet
enkel voor translatie. Ongecapt mRNA is erg onstabiel omdat RNAses het sneller herkennen en
afbreken.
Additie van de cap
Aan de 5’ kant van het RNA bevindt zich een nucleotide
met drie fosfaten (pppNp). Er wordt hier een fosfaat
van afgehaald door een fosfatase. Vervolgens koppelt
guanylyl transferase de guanine van GTP aan deze
pppNp. Guanine-7-methyl transferase methyleerd
vervolgens de guanine met behulp van de algemene
methyl donor: S-adenosyl-methionine (SAM). Dezelfde
methyl donor wordt gebruikt door 2’-O-methyl-
transferase voor het methyleren van de basen voor
cap 1 en cap 2. Er zijn in totaal dus 4 enzymen nodig
om cap 1 of 2 te vormen.
Bovenstaand is het capping mechanisme in cellen
beschreven. In virussen is het mechanisme bijna
hetzelfde. Eerst wordt met behulp van een fosfatase
een fosfaat van de 5’ kant nucleotide gehaald. Echter
is de GTP die gebruikt wordt al gemethyleerd ook door
guanine-7-methyl transferase. Er wordt dus direct een
gemethyleerd guanine gekoppeld aan ppNp met
behulp van m7 guanylyl transferase.
De capping enzymen zijn voor een deel aanwezig op de
carboxy terminale domein (CTD) van RNA polymerase II. Na
fosforylatie van het CTD kunnen eiwitten zoals de capping
enzymen hieraan binden. Dit verklaart ook waarom een pre-
mRNA al gecapt wordt terwijl deze nog erg kort is. Na 15 tot
20 nucleotiden wordt het pre-mRNA al voorzien van een cap
structuur. Additie van de cap structuur gebeurt dus co-
transcriptioneel via gastheerenzymen of virale enzymen
(VSV L-eiwit: polymerase en capping activiteit).
Additie van de polyA staart
Klieving van het pre-mRNA gevolgd door polyadenylering vindt post-transcriptioneel plaats. Aan de 3’
kant van het mRNA wordt een polyA staart gezet. De polyA staart speelt een rol bij translatie. Het
verhindert degradatie van het mRNA en heeft dezelfde functies als de cap.
Ook in virussen moet er dus een polyA staart aanwezig zijn tenzij hier iets
anders voor in de plaats is gekomen.
Op het moment dat de consensussequentie: AAUAAA-20 nt-CA-10 nt-U of
G/U rijk in het pre-mRNA ontstaat, worden er klievingsenzymen actief die
gekoppeld zijn aan RNA polymerase. Deze enzymen binden aan de
consensussequentie en klieven het pre-mRNA waardoor er een 3’
uiteinde ontstaat. Het overgebleven pre-mRNA bevat geen cap of polyA
staart en wordt daarom meteen afgebroken. Vervolgens wordt het 3’
uiteinde gepolyadenyleerd door polyA polymerase (PAP). PolyA binding
protein (PABP) bindt ondertussen aan 50 A’s voor stabilisatie. Tot slot
verlengt een tweede PAP de polyA staart tot ongeveer 200 A’s.
2
